DE102018201312A1 - OPTICAL DEVICE - Google Patents

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Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine optische Vorrichtung (100) bereitgestellt aufweisend: eine Linse (122, 124, 126) mit einer ersten Bildebene (500) und einer zweiten Bildebene (700); mindestens eine gegenstandseitig zu der Linse (122, 124, 126) angeordnete und zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtete Strahlungsquelle (132, 134, 136); und bildseitig zur Linse (122, 124, 126) angeordnet, eine mit einer Koppelstruktur (114, 116, 118) gekoppelte Wellenleiterstruktur (140), wobei die Koppelstruktur (114, 116, 118) eingerichtet ist, durch die Linse (122, 124, 126) emittierte elektromagnetische Strahlung (400) der Strahlungsquelle (132, 134, 136) in die Wellenleiterstruktur (140) umzulenken; wobei die Linse (122, 124, 126) derart eingerichtet ist, dass die erste Bildebene (500) in der Koppelstruktur (114, 116, 118) angeordnet ist und die zweite Bildebene (700) eine geringere Bildweite aufweist als die erste Bildebene (500).In various embodiments, an optical device (100) is provided comprising: a lens (122, 124, 126) having a first image plane (500) and a second image plane (700); at least one radiation source (132, 134, 136) arranged on the object side relative to the lens (122, 124, 126) and arranged to emit electromagnetic radiation; and on the image side to the lens (122, 124, 126), a waveguide structure (140) coupled to a coupling structure (114, 116, 118), wherein the coupling structure (114, 116, 118) is arranged to pass through the lens (122, 124 , 126) emitted electromagnetic radiation (400) of the radiation source (132, 134, 136) in the waveguide structure (140) to deflect; wherein the lens (122, 124, 126) is arranged such that the first image plane (500) is arranged in the coupling structure (114, 116, 118) and the second image plane (700) has a smaller image width than the first image plane (500 ).

Description

In verschiedenen Ausführungsformen wird eine optische Vorrichtung bereitgestellt.In various embodiments, an optical device is provided.

Heutzutage kommen bei modernen Beleuchtungseinrichtungen vermehrt energieeffiziente und helle Lichtquellen wie LEDs (light emitting diode - Licht emittierende Diode) bzw. Laser, meist in Form von Laserdioden, zum Einsatz. Unter LED ist hier nur der lichtemittierende Halbleiter ohne Konverter (Leuchtstoff) zu verstehen. Anders als Glühbirnen, bei denen es sich um thermische Strahler handelt, emittieren diese Lichtquellen Licht in einem eng begrenzten Spektralbereich, so dass ihr Licht nahezu monochromatisch ist. Eine Möglichkeit, weitere Spektralbereiche zu erschließen, besteht beispielsweise in der Lichtkonversion, bei welcher Leuchtstoffe mittels LEDs und/oder Laserdioden bestrahlt werden und ihrerseits Licht einer anderen Wellenlänge emittieren. Bei sogenannten „Remote-Phosphor“ (Fern-Phosphor)-Anwendungen wird beispielsweise eine sich in einem Abstand zu einer Lichtquelle befindende Leuchtstoff aufweisende Schicht üblicherweise mittels LEDs oder Laserdioden beleuchtet (Primärstrahlung) und strahlt ihrerseits Licht einer anderen Farbe, d.h. einer anderen Wellenlängenverteilung (Sekundärstrahlung), ab. Beispielsweise kann diese Technik verwendet werden, um Licht blauer LEDs durch Beimischung von gelbem Licht, welches durch Anregung einer leuchtstoffhaltigen Schicht erzeugt wird, in weißes Licht umzuwandeln. Die Leuchtstoffe werden für gewöhnlich mittels LEDs und/oder Laserdioden mit hohen Lichtleistungen zur Emission angeregt. Die dabei entstehenden thermischen Verluste sind, beispielsweise über den Träger, beispielsweise eine Saphir-Scheibe, abzuführen, um eine Überhitzung und damit zu starke thermisch bedingte Änderungen der optischen Eigenschaften oder auch die Zerstörung des Leuchtstoffes zu vermeiden.Nowadays, modern lighting devices increasingly use energy-efficient and bright light sources such as LEDs (light emitting diode) or lasers, usually in the form of laser diodes. Under LED is here only the light-emitting semiconductor without converter (phosphor) to understand. Unlike light bulbs, which are thermal radiators, these light sources emit light in a narrow spectral range, making their light nearly monochromatic. One possibility for opening up further spectral ranges consists, for example, in the conversion of light, in which phosphors are irradiated by means of LEDs and / or laser diodes and in turn emit light of a different wavelength. In so-called "remote phosphor" applications, for example, a phosphor layer located at a distance from a light source is usually illuminated (primary radiation) by means of LEDs or laser diodes and in turn emits light of a different color, i. another wavelength distribution (secondary radiation), from. For example, this technique can be used to convert light from blue LEDs to white light by admixing yellow light generated by excitation of a phosphor-containing layer. The phosphors are usually excited by LEDs and / or laser diodes with high light output for emission. The resulting thermal losses are, for example, on the carrier, for example, a sapphire disc dissipate, to avoid overheating and thus too strong thermally induced changes in the optical properties or the destruction of the phosphor.

Bei der Verwendung eines Leuchtstoffes können der resultierende Lichtstrom und die resultierende Leuchtdichte begrenzt sein. Das liegt daran, dass bei einer Erhöhung des Lichtstroms der Primärstrahlung die Temperatur des Leuchtstoffes steigt und die Effizienz des Leuchtstoffes dadurch sinkt, so dass ab einer bestimmten Temperatur eine weitere Erhöhung des Lichtstroms der Primärstrahlung nur zu erhöhten Verlusten und nicht mehr zu einer Erhöhung des Lichtstroms der Sekundärstrahlung führt. (Dieser Effekt ist als thermisches „quenching“ bekannt.)When using a phosphor, the resulting luminous flux and the resulting luminance can be limited. This is because with an increase in the luminous flux of the primary radiation, the temperature of the phosphor increases and thereby the efficiency of the phosphor decreases, so that from a certain temperature a further increase in the luminous flux of the primary radiation only to increased losses and no longer to an increase in the luminous flux the secondary radiation leads. (This effect is known as thermal quenching.)

Alternativ zur Lichtmischung mittels Wellenlängenkonversion durch einen Phosphor können Laser unterschiedlicher Wellenlänge verwendet werden, um weißes Licht zu erzeugen.As an alternative to light mixing by means of wavelength conversion by a phosphor, lasers of different wavelengths can be used to produce white light.

Die Aufgabe der Erfindung ist eine optische Vorrichtung bereitzustellen, die effizient ein Mischlicht mit hoher Leuchtdichte, beispielsweise ein intensives, beispielsweise weißes, Mischlicht, bereitstellen kann.The object of the invention is to provide an optical device which can efficiently provide a high-luminance mixed light, for example, an intense, for example, white, mixed light.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine optische Vorrichtung bereitgestellt aufweisend: eine Linse mit einer ersten Bildebene und einer zweiten Bildebene; mindestens eine gegenstandseitig zu der Linse angeordnete und zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtete Strahlungsquelle; und bildseitig zur Linse angeordnet, eine mit einer Koppelstruktur gekoppelte Wellenleiterstruktur, wobei die Koppelstruktur eingerichtet ist, durch die Linse emittierte elektromagnetische Strahlung der Strahlungsquelle in die Wellenleiterstruktur umzulenken; wobei die Linse derart eingerichtet ist, dass die erste Bildebene in der Koppelstruktur oder in der Nähe davon angeordnet ist und die zweite Bildebene eine geringere Bildweite aufweist als die erste Bildebene.In various embodiments, an optical device is provided comprising: a lens having a first image plane and a second image plane; at least one radiation source disposed on the object side of the lens and configured to emit electromagnetic radiation; and arranged on the image side relative to the lens, a waveguide structure coupled to a coupling structure, wherein the coupling structure is set up to redirect electromagnetic radiation emitted by the lens into the waveguide structure; wherein the lens is arranged such that the first image plane is arranged in the coupling structure or in the vicinity thereof and the second image plane has a smaller image width than the first image plane.

Anschaulich weist die Linse eine Bildseite und eine der Bildseite gegenüberliegende Gegenstandseite auf. Ein Gegenstand auf der Gegenstandsseite der Linse wird von der Linse auf die Bildseite abgebildet. Auf der Gegenstandsseite ist die Strahlungsquelle angeordnet. Auf der Bildseite ist die Wellenleiterstruktur und die Koppelstruktur, sowie optional die Haltestruktur, angeordnet.Illustratively, the lens has an image side and an object side opposite the image side. An object on the object side of the lens is imaged by the lens on the image side. On the object side, the radiation source is arranged. On the image side of the waveguide structure and the coupling structure, and optionally the support structure is arranged.

Mittels der optischen Vorrichtung kann eine Lichtmischung ermöglicht werden, die keinen Phosphor (auch bezeichnet als Konvertermaterial oder Leuchtstoff) erfordert. Somit besteht kein Problem beim thermischen „quenching“, wie beispielsweise bei herkömmlichen LARP-Ansätzen.By means of the optical device, a light mixture can be made possible which does not require a phosphorus (also referred to as converter material or phosphor). Thus, there is no problem with thermal quenching, such as in conventional LARP approaches.

Weiterhin ist die optische Vorrichtung beliebig skalierbar. Sollte anwendungsspezifisch ein höherer Lichtfluss benötigt werden, können mehr Strahlungsquellen, beispielsweise Laserdioden, verwendet werden oder mehrere, beschriebene optische Vorrichtungen als Strahlungsquellen einer übergeordneten Wellenleiterstruktur verwendet werden. Beispielsweise sind mehrere optische Vorrichtungen vorgesehen, in der jeweils die elektromagnetische Strahlung mehrerer Strahlungsquellen geführt wird, deren Austrittsfläche jeweils mit der übergeordneten Wellenleiterstruktur gekoppelt ist. Dadurch ergibt sich eine beliebig erweiterbare „Baumstruktur“.Furthermore, the optical device is arbitrarily scalable. If application-specific higher light flux is required, more radiation sources, such as laser diodes, may be used, or multiple optical devices described may be used as the radiation sources of a parent waveguide structure. For example, a plurality of optical devices are provided, in each of which the electromagnetic radiation of a plurality of radiation sources is guided, the exit surface of which is in each case coupled to the superordinate waveguide structure. This results in an expandable "tree structure".

In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Linse mit bildseitig zwei unterschiedlichen Bildebenen verwendet. Bei den bildseitig unterschiedlichen Bildebenen handelt es sich nicht um unterschiedliche Bildebenen, die durch Abbildungsfehler, beispielsweise sphärische Abberation, bedingt sind.In various embodiments, a lens with image-wise two different image planes is used. The different image planes on the image side are not different image planes, which are caused by aberrations, for example spherical aberration.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below.

Es zeigen

  • 1 eine schematische Seitenansicht einer optischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
  • 2 eine schematische Aufsicht auf eine Wellenleiterstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
  • 3 eine schematische Seitenansicht einer optischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
  • 4 eine schematische Seitenansicht einer optischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
  • 5A, B schematische Seitenansichten einer optischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
  • 6 eine schematische Seitenansicht einer optischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
  • 7A, B, C schematische Seitenansichten einer optischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
  • 8A, B, C Diagramme zu einer optischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
  • 9 eine schematische Perspektivansicht eines Strahlenbündels durch eine Linse mit mindestens zwei Bildebenen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Show it
  • 1 a schematic side view of an optical device according to various embodiments;
  • 2 a schematic plan view of a waveguide structure according to various embodiments;
  • 3 a schematic side view of an optical device according to various embodiments;
  • 4 a schematic side view of an optical device according to various embodiments;
  • 5A, B schematic side views of an optical device according to various embodiments;
  • 6 a schematic side view of an optical device according to various embodiments;
  • 7A, B . C schematic side views of an optical device according to various embodiments;
  • 8A, B . C Diagrams of an optical device according to various embodiments; and
  • 9 a schematic perspective view of a beam through a lens having at least two image planes according to various embodiments.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "rear", etc. is used with reference to the orientation of the described figure (s). Because components of embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is illustrative and is in no way limiting. It should be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It should be understood that the features of the various exemplary embodiments described herein may be combined with each other unless specifically stated otherwise. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.

Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.As used herein, the terms "connected," "connected," and "coupled" are used to describe both direct and indirect connection, direct or indirect connection, and direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference numerals, as appropriate.

Eine Wellenleiterstruktur, auch bezeichnet als Strahlleiter, Lichtleiter, Lichtleitfaser, Lichtwellenleiter oder Lichtfaser, ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Leiter zum Leiten der elektromagnetischen Strahlung. Diese Ausdrücke bezeichnen hier auch Bauelemente, deren Abmessungen (z.B. Länge, Breite und Höhe) sehr groß gegenüber den Wellenlängen der geleiteten Strahlung ist. Diese Ausdrücke werden hier auch für Bauelemente verwendet, die zum Leiten von elektromagnetischer Strahlung außerhalb des sichtbaren Spektralbereiches ausgelegt sind. Die Wellenleiterstruktur ist ein Bauelement, das für die elektromagnetische Strahlung transmittierend ist, beispielsweise transparent oder zumindest im Wesentlichen Transparent ist und das sich in einer länglichen Erstreckungsrichtung erstreckt. Die Strahlleitung erfolgt dabei intern in der Wellenleiterstruktur aufgrund von interner Reflexion an einer Außenwandung der Wellenleiterstruktur, die auch als Grenzfläche bezeichnet werden kann, beispielsweise aufgrund von interner Totalreflexion auf Grund eines höheren Brechungsindex des Materials der Wellenleiterstruktur als des die Wellenleiterstruktur umgebenden Mediums. Die Wellenleiterstruktur kann beispielsweise Kunststoff, wie beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat und/oder Glas aufweisen.A waveguide structure, also referred to as a beam conductor, optical fiber, optical fiber, optical fiber or optical fiber, is a conductor for conducting the electromagnetic radiation in various embodiments. These terms also refer to devices whose dimensions (e.g., length, width, and height) are very large relative to the wavelengths of the guided radiation. These terms are also used herein for devices designed to conduct electromagnetic radiation outside the visible spectral range. The waveguide structure is a device which is transmissive to the electromagnetic radiation, for example transparent or at least substantially transparent, and which extends in an elongated extension direction. The beam conduction takes place internally in the waveguide structure due to internal reflection on an outer wall of the waveguide structure, which may also be referred to as an interface, for example due to internal total reflection due to a higher refractive index of the material of the waveguide structure than the medium surrounding the waveguide structure. The waveguide structure may include, for example, plastic such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate and / or glass.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer optischen Vorrichtung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Wie in 1 veranschaulicht ist, weist die optische Vorrichtung 100 in verschiedenen Ausführungsformen eine Leiterstruktur 110, ein Linsensystem 120 und eine Anordnung von Strahlungsquellen 130 auf. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer optischen Vorrichtung mit drei Linsen 122, 124, 126, drei Strahlungsquellen 132, 134, 136 und drei Koppelstrukturen 114, 116, 118. Es ist jeweils jedoch eine geringere oder größere Anzahl möglich. Beispielsweise eine optische Vorrichtung mit einer, zwei, vier, fünf oder mehr Strahlungsquelle(n), Koppelstruktur(en) und/oder Linse(n). 1 shows a schematic side view of an optical device 100 according to various embodiments. As in 1 is illustrated, the optical device 100 in various embodiments, a ladder structure 110 , a lens system 120 and an array of radiation sources 130 on. 1 shows an embodiment of an optical device with three lenses 122 . 124 . 126 , three radiation sources 132 . 134 . 136 and three coupling structures 114 . 116 . 118 , However, it is possible in each case a smaller or larger number. For example, an optical device with one, two, four, five or more radiation source (s), coupling structure (s) and / or lens (s).

Die Leiterstruktur 110 weist eine Wellenleiterstruktur 140 mit einer oder mehreren Koppelstrukturen 114, 116, 118 auf. Optional weist die Leiterstruktur 110 einen Diffusor 142 und eine Haltestruktur 112 auf.The ladder structure 110 has a waveguide structure 140 with one or more coupling structures 114 . 116 . 118 on. Optionally, the conductor structure 110 a diffuser 142 and a holding structure 112 on.

Das Linsensystem 120 weist eine oder mehrere Linsen 122, 124, 126 auf. Bei mehreren Linsen 122, 124, 126 können die Linsen zueinander unterschiedlich sein, beispielsweise unterschiedliche Symmetrien und/oder Brennweiten aufweisen. Mindestens eine (erste) Linse 122, 124, 126 des Linsensystems 120 weist bildseitig eine erste Bildebene und weiterhin bildseitig eine zweite Bildebene auf. Die erste Linse 122, 124, 126 ist derart eingerichtet, dass die bildseitige erste Bildebene in der Koppelstruktur 114, 116, 118 angeordnet ist und die bildseitige zweite Bildebene eine geringere Bildweite aufweist als die bildseitige erste Bildebene, wie unten noch ausführlicher beschrieben wird.The lens system 120 has one or more lenses 122 . 124 . 126 on. With multiple lenses 122 . 124 . 126 For example, the lenses may be different from each other, for example, have different symmetries and / or focal lengths. At least one (first) lens 122 . 124 . 126 of the lens system 120 has on the image side a first image plane and on the image side a second image plane. The first lens 122 . 124 . 126 is arranged such that the image-side first image plane in the coupling structure 114 . 116 . 118 is arranged and the image-side second image plane has a smaller image width than the image-side first image plane, as will be described in more detail below.

Anschaulich weist eine Linse eine Bildseite und eine der Bildseite gegenüberliegende Gegenstandseite auf. Ein Gegenstand auf der Gegenstandsseite der Linse wird von der Linse auf die Bildseite (aufgrund der zwei unterschiedlichen Bildebenen unscharf) abgebildet. Auf der Gegenstandsseite ist die Strahlungsquelle angeordnet. Auf der Bildseite ist die Wellenleiterstruktur und die Koppelstruktur, sowie optional die Haltestruktur, angeordnet.Illustratively, a lens has an image side and an object side opposite the image side. An object on the object side of the lens is imaged by the lens on the image side (out of focus due to the two different image planes). On the object side, the radiation source is arranged. On the image side of the waveguide structure and the coupling structure, and optionally the support structure is arranged.

Die Anordnung von Strahlungsquellen 130 weist eine oder mehrere Strahlungsquellen auf 132 134, 136. Auf der Gegenstandsseite der Linse (gegenstandseitig) ist mindestens eine (erste) zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtete Strahlungsquelle 132, 134, 136 der Anordnung von Strahlungsquellen 130 angeordnet.The arrangement of radiation sources 130 has one or more radiation sources 132 134 . 136 , On the object side of the lens (object side) is at least one (first) radiation source configured to emit electromagnetic radiation 132 . 134 . 136 the arrangement of radiation sources 130 arranged.

Auf der Bildseite der Linse 122, 124, 126 ist ferner eine mit einer Koppelstruktur 114, 116, 118 gekoppelte Wellenleiterstruktur 140 angeordnet. Die Koppelstruktur 114, 116, 118 ist eingerichtet, durch die Linse hindurch 122, 124, 126 emittierte elektromagnetische Strahlung der Strahlungsquelle 132, 134, 136 in die Wellenleiterstruktur 140 umzulenken. Das Umlenken geschieht zum Beispiel durch Reflexion.On the picture side of the lens 122 . 124 . 126 is also one with a coupling structure 114 . 116 . 118 coupled waveguide structure 140 arranged. The coupling structure 114 . 116 . 118 is set up, through the lens 122 . 124 . 126 emitted electromagnetic radiation of the radiation source 132 . 134 . 136 into the waveguide structure 140 redirect. The redirecting happens, for example, through reflection.

Anschaulich ist die Vorrichtung 100 derart eingerichtet, dass einer Strahlungsquelle 132, 134, 136 der Anordnung von Strahlungsquellen 130, eine Linse 122, 124, 126 des Linsensystems 120 und eine Koppelstruktur 114, 116, 118 der Leiterstruktur 110 zugeordnet sind, so dass elektromagnetische Strahlung der Strahlungsquelle von der Strahlungsquelle durch die Linse und die Koppelstruktur in die Wellenleiterstruktur eingekoppelt wird. Dadurch kann mittels der Wellenleiterstruktur auf effiziente Weise eine homogenisierte elektromagnetische Strahlung bereitgestellt werden.The device is clear 100 set up such that a radiation source 132 . 134 . 136 the arrangement of radiation sources 130 , a lens 122 . 124 . 126 of the lens system 120 and a coupling structure 114 . 116 . 118 the ladder structure 110 are assigned, so that electromagnetic radiation of the radiation source is coupled from the radiation source through the lens and the coupling structure in the waveguide structure. As a result, homogenized electromagnetic radiation can be provided in an efficient manner by means of the waveguide structure.

Beispielsweise lenkt eine Linse 122, 124, 126 die emittierte elektromagnetische Strahlung eines Lasers 132, 134, 136 (Strahlungsquellen 132, 134, 136) auf einkoppelnde Facetten 114, 116, 118 (Koppelstrukturen 114, 116, 118) eines Lichtleiters 140 (Wellenleiterstruktur 140). Die Facetten 114, 116, 118 drehen die Richtung der elektromagnetischen Strahlung des Lasers 132, 134, 136 um z.B. 90 Grad. Mit anderen Worten: die Laser-Strahlung wird mittels der Facetten 114, 116, 118 umgelenkt. Die in den Lichtleiter 140 eingekoppelte elektromagnetische Strahlung breitet sich im Lichtleiter 140 aus. Dies bewirkt eine räumliche Mischung der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung.For example, a lens deflects 122 . 124 . 126 the emitted electromagnetic radiation of a laser 132 . 134 . 136 (Radiation sources 132 . 134 . 136 ) on einkoppelnde facets 114 . 116 . 118 (Coupling structures 114 . 116 . 118 ) of a light guide 140 (Waveguide structure 140 ). The facets 114 . 116 . 118 turn the direction of the electromagnetic radiation of the laser 132 . 134 . 136 for example, 90 degrees. In other words, the laser radiation is transmitted through the facets 114 . 116 . 118 diverted. The in the light guide 140 Coupled electromagnetic radiation spreads in the light guide 140 out. This causes a spatial mixture of the coupled electromagnetic radiation.

In verschiedenen Ausführungsformen wird die elektromagnetische Strahlung nach dem Verlassen des Lichtleiters 140 durch eine Austrittsfläche durch einen Diffusor 142 gestreut, wie unten noch ausführlicher beschrieben wird. Dies bewirkt eine Mischung der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung im Winkel.In various embodiments, the electromagnetic radiation is after leaving the light guide 140 through an exit surface through a diffuser 142 scattered, as described in more detail below. This causes a mixture of the coupled electromagnetic radiation at an angle.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die Strahlungsquelle derart eingerichtet, dass die emittierbare elektromagnetische Strahlung ein sichtbares Licht ist. Mit anderen Worten: die optische Vorrichtung 100 kann eine lichtemittierende Vorrichtung 100 sein.In various embodiments, the radiation source is configured such that the emissive electromagnetic radiation is a visible light. In other words, the optical device 100 may be a light-emitting device 100 his.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die Strahlungsquelle 132, 134, 136 ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement, beispielsweise eine Laserdiode.In various embodiments, the radiation source is 132 . 134 . 136 a light-emitting semiconductor device, for example, a laser diode.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die Strahlungsquelle 132, 134, 136 derart eingerichtet, dass das emittierbare Strahlungsbündel elektromagnetischer Strahlung in einer ersten Richtung einen ersten Abstrahlungswinkel aufweist und in einer zweiten Richtung, die senkrecht zu der ersten Richtung ist, einen zweiten Abstrahlungswinkel aufweist, der größer als der erste Abstrahlungswinkel ist.In various embodiments, the radiation source is 132 . 134 . 136 such that the emissive radiation beam of electromagnetic radiation has a first emission angle in a first direction and a second emission angle that is greater than the first emission angle in a second direction that is perpendicular to the first direction.

Beispielsweise können Laserdioden eine Richtung mit einer breiteren Strahldivergenz (zweiter Abstrahlungswinkel) und eine Richtung mit einer kleineren Strahldivergenz (erster Abstrahlungswinkel) aufweisen. Der kleinere Strahldivergenzwinkel (Abstrahlungswinkel) wird auch als θ_parallel und der breitere Strahldivergenzwinkel wird auch als θ_senkrecht bezeichnet. Anschaulich weist die von Laserdioden emittierte elektromagnetische Strahlung ein fächerförmiges Strahlprofil auf. Beispielsweise ist 8 senkrecht senkrecht zur Hauptrichtung (längliche Erstreckungsrichtung, wie in 1 dargestellt ist) der Wellenleiterstruktur und 9 parallel ist in einer Ebene mit der Hauptrichtung der Wellenleiterstruktur.For example, laser diodes may have a direction with a wider beam divergence (second beam angle) and a direction with a smaller beam divergence (first beam angle). The smaller beam divergence angle (beam angle) is also referred to as θ_parallel and the wider beam divergence angle is also referred to as θ_ perpendicular. Illustratively, the electromagnetic radiation emitted by laser diodes has a fan-shaped beam profile. For example, 8 is perpendicular to the main direction (elongated extension direction, as in FIG 1 9) of the waveguide structure and 9 is parallel in a plane with the main direction of the waveguide structure.

In verschiedenen Ausführungsformen weist mindestens eine Linse 124, 126, 128 mindestens zwei unterschiedliche Bildebenen, wie in 9 ausführlicher veranschaulicht ist. Diese Eigenschaft (der mindestens zwei unterschiedlichen Bildebenen) kann als axialer Astigmatismus bezeichnet werden. Dadurch ist es möglich, die Ausdehnung eines durch eine der Linsen hindurchgetretenen Strahlbündels in einer ersten Richtung an einer Stelle zu fokussieren und die Ausdehnung dieses Bündels in einer zweiten, zu der ersten senkrechten, Richtung an einer anderen Stelle zu fokussieren. Diese Richtungen liegen dabei in zwei zueinander senkrechten Meridionalebenen dieser Linse. Wie unten noch ausführlicher dargestellt, können die besagten Stellen bei unterschiedlichen Bereichen des Lichtleiters bzw. einer damit gekoppelten Koppelstruktur liegen. Eine Linse mit axialem Astigmatismus und einige Lichtstrahlen sind beispielsweise in den Figuren gezeigt. In various embodiments, at least one lens 124 . 126 . 128 at least two different image planes, as in 9 is illustrated in more detail. This property (the at least two different image planes) may be referred to as axial astigmatism. This makes it possible to focus the extension of a beam passed through one of the lenses in a first direction at one location and to focus the expansion of this beam in a second, to the first vertical, direction at another location. These directions lie in two mutually perpendicular Meridionalebenen this lens. As shown in more detail below, said locations may be at different areas of the optical fiber or a coupling structure coupled thereto. A lens with axial astigmatism and some light rays are shown in the figures, for example.

Der axiale Astigmatismus ermöglicht, die Wellenleiterstruktur schmaler als bei einem rotationssymmetrischen Strahlprofil und einer rotationssymmetrischen Linse auszubilden. Dadurch kann die Leuchtdichte der elektromagnetischen Strahlung, die aus der Wellenleiterstruktur ausgekoppelt werden kann, höher sein als bei der ausschließlichen Verwendung von rotationssymmetrischen Linsen.The axial astigmatism makes it possible to form the waveguide structure narrower than in the case of a rotationally symmetrical beam profile and a rotationally symmetrical lens. Thereby, the luminance of the electromagnetic radiation, which can be coupled out of the waveguide structure, be higher than in the exclusive use of rotationally symmetrical lenses.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die Strahlungsquelle 132, 134, 136 derart eingerichtet, dass die emittierbare elektromagnetische Strahlung im Wesentlichen monochromatisch ist.In various embodiments, the radiation source is 132 . 134 . 136 arranged such that the emissive electromagnetic radiation is substantially monochromatic.

In verschiedenen Ausführungsformen weisen die Linsen 122, 124, 126 des Linsensystems 120 jeweils gegenstandsseitig im Wesentlichen eine einzige Objektebene auf, wobei jeweils die zugeordnete Strahlungsquelle in dieser Objektebene und auf der optischen Achse angeordnet ist.In various embodiments, the lenses 122 . 124 . 126 of the lens system 120 in each case substantially on the object side, a single object plane, wherein in each case the associated radiation source is arranged in this object plane and on the optical axis.

In verschiedenen Ausführungsformen ist mindestens eine der Linsen 122, 124, 126 des Linsensystems eine asphärische Linse, beispielsweise eine Linse mit axialem Astigmatismus.In various embodiments, at least one of the lenses 122 . 124 . 126 of the lens system, an aspherical lens, for example a lens with axial astigmatism.

In verschiedenen Ausführungsformen weist das Linsensystem zusätzlich zu der Linse mit den zwei unterschiedlichen Bildebenen (auch bezeichnet als erste Linse), eine weitere Linse 124, 126 (auch bezeichnet als zweite Linse) auf. Gegenstandseitig zu der zweiten Linse 124, 126 ist mindestens eine weitere Strahlungsquelle 134, 136 (auch bezeichnet als zweite Strahlungsquelle) angeordnet. Die zweite Strahlungsquelle ist zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtet.In various embodiments, the lens system has an additional lens in addition to the lens having the two different image planes (also referred to as the first lens) 124 . 126 (also referred to as a second lens). Object side to the second lens 124 . 126 is at least one more radiation source 134 . 136 (also referred to as a second radiation source) arranged. The second radiation source is set up to emit an electromagnetic radiation.

Bildseitig zur zweiten Linse 124, 126 weist die Leiterstruktur eine weitere Koppelstruktur 116, 118 (auch bezeichnet als zweite Kopplungsstruktur) auf, die mit der Wellenleiterstruktur 140 gekoppelt ist. Die zweite Koppelstruktur 116, 118 ist derart eingerichtet, dass durch die zweite Linse 122, 124, 126 emittierte elektromagnetische Strahlung 400 der zweiten Strahlungsquelle 134, 136 in die Wellenleiterstruktur 140 umgelenkt wird.Image side to the second lens 124 . 126 the conductor structure has a further coupling structure 116 . 118 (also referred to as a second coupling structure) connected to the waveguide structure 140 is coupled. The second coupling structure 116 . 118 is arranged such that through the second lens 122 . 124 . 126 emitted electromagnetic radiation 400 the second radiation source 134 . 136 into the waveguide structure 140 is diverted.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die zweite Strahlungsquelle 134, 136 neben der ersten Strahlungsquelle 132 angeordnet. Die zweite Koppelstruktur 116, 118 ist entlang der Wellenleiterstruktur 140 neben der ersten Koppelstruktur 114 in einem Abstand zu dieser angeordnet.In various embodiments, the second radiation source is 134 . 136 next to the first radiation source 132 arranged. The second coupling structure 116 . 118 is along the waveguide structure 140 next to the first coupling structure 114 arranged at a distance to this.

In verschiedenen Ausführungsformen unterscheidet sich die elektromagnetische Strahlung der zweiten Strahlungsquelle 134, 136 in mindestens einer Wellenlänge oder einem Wellenlängenbereich von der elektromagentischen Strahlung der ersten Strahlungsquelle 132. Alternativ ist die elektromagnetische Strahlung der zweiten Strahlungsquelle 134, 136 im Wesentlichen gleich der elektromagentischen Strahlung der ersten Strahlungsquelle 132, 134, 136.In various embodiments, the electromagnetic radiation of the second radiation source differs 134 . 136 in at least one wavelength or wavelength range of the electromagnetic radiation of the first radiation source 132 , Alternatively, the electromagnetic radiation of the second radiation source 134 . 136 essentially equal to the electromagnetic radiation of the first radiation source 132 . 134 . 136 ,

Mit anderen Worten: Die Strahlungsquellen 132, 134, 136 sind beispielsweise jeweils lichtemittierende Diode (LED), beispielsweise Laserdioden. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Strahlungsquellen 132 134, 136 derart eingerichtet, dass sie jeweils Licht unterschiedlicher Farbe, beispielsweise unterschiedlicher Farborte, emittieren. Beispielsweise ist eine Lichtquelle eingerichtet ein rotes Licht (Rot) zu emittieren, eine Lichtquelle ist eingerichtet ein grünes Licht (Grün) zu emittieren und eine Lichtquelle ist eingerichtet ein blaues Licht (Blau) zu emittieren. Alternativ oder zusätzlich sind die Lichtquellen eingerichtet, gemeinsam ein monochromatisches Licht zu emittieren, beispielsweise Blau. Anschaulich kann mittels der optischen Vorrichtung das blaue Licht mehrerer Lichtquellen gebündelt werden, so dass die Wellenleiterstruktur ein homogenes, blaues Licht mit höherem Lichtstrom bereitstellen kann als die jeweils einzelnen blauen Lichtquellen.In other words: the radiation sources 132 . 134 . 136 For example, each light emitting diode (LED), for example, laser diodes. In various embodiments, the radiation sources 132 134 . 136 arranged such that they each emit light of different colors, for example, different color locations. For example, a light source is configured to emit a red light (red), a light source is configured to emit a green light (green), and a light source is configured to emit a blue light (blue). Alternatively or additionally, the light sources are arranged to emit a monochromatic light in common, for example blue. Clearly, the blue light of several light sources can be bundled by means of the optical device, so that the waveguide structure can provide a homogeneous, blue light with a higher luminous flux than the respective individual blue light sources.

In verschiedenen Ausführungsformen sind die erste Strahlungsquelle 132, und die mindestens eine zweite Strahlungsquelle 134, 136 auf einem gemeinsamen Träger angeordnet.In various embodiments, the first radiation source 132 , and the at least one second radiation source 134 . 136 arranged on a common carrier.

In einer Ausführungsform sind mindestens drei Strahlungsquellen 132, 134, 136 vorgesehen. Die Strahlungsquellen 132, 134, 136 sind beispielsweise Laserdioden. Um aus der Wellenleiterstruktur ein weißes Licht auskoppeln zu können emittiert eine der Laserdioden ein rotes Licht, eine andere ein grünes Licht und eine weitere ein blaues Licht. In der Wellenleiterstruktur 140 erfolgt eine Mischung des roten, grünen und blauen Lichts zu weißem Licht, wie ausführlicher in 8A, B, C veranschaulicht ist.In one embodiment, at least three radiation sources 132 . 134 . 136 intended. The radiation sources 132 . 134 . 136 are for example laser diodes. In order to be able to decouple a white light from the waveguide structure, one of the laser diodes emits a red light, another a green light and another a blue light. In the waveguide structure 140 a mixture of the red, green and blue light to white light, as more detailed in 8A, B . C is illustrated.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die zweite Linse 124, 126 eine sphärische Linse, beispielsweise eine Sammellinse 124, 126. Alternativ ist die zweite Linse 124, 126 eine asphärische Linse 124, 126 oder eine Linse mit axialem Astigmatismus 124, 126. Beispielsweise ist die zweite Linse 122, 124, 126 eingerichtet, eine erste Bildebene und eine zweite Bildebene aufzuweisen, wobei die erste Bildebene in der zweiten Koppelstruktur 114, 116, 118 angeordnet ist und die zweite Bildebene eine geringere Bildweite aufweist als die erste Bildebene.In various embodiments, the second lens is 124 . 126 a spherical lens, such as a condenser lens 124 . 126 , Alternatively, the second lens 124 . 126 an aspherical lens 124 . 126 or a lens with axial astigmatism 124 . 126 , For example, the second lens 122 . 124 . 126 configured to have a first image plane and a second image plane, wherein the first image plane in the second coupling structure 114 . 116 . 118 is arranged and the second image plane has a smaller image width than the first image plane.

In verschiedenen Ausführungsformen weist die zweite Linse 122, 124, 126 gegenstandsseitig im Wesentlichen eine einzige Objektebene auf.In various embodiments, the second lens 122 . 124 . 126 on the object side essentially a single object plane.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die zweite Linse 122, 124, 126 eingerichtet, dass die zweite Bildebene 700 im Wesentlichen in einer Ebene mit der zweiten Bildebene 700 der ersten Linse 122, 124, 126 angeordnet ist.In various embodiments, the second lens is 122 . 124 . 126 set up that second image plane 700 essentially in a plane with the second image plane 700 the first lens 122 . 124 . 126 is arranged.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die Bildweite der ersten Bildebene 500 der ersten Linse 122 unterschiedlich zu der Bildweite der ersten Bildebene 500 der zweiten Linse 124, 126.In various embodiments, the image width is the first image plane 500 the first lens 122 different from the image width of the first image plane 500 the second lens 124 . 126 ,

In verschiedenen Ausführungsformen weist die optische Vorrichtung 100 eine Linsenanordnung (engl. lense array) mit mehreren Linsen 122, 124, 126 auf einem gemeinsamen Träger auf. Die erste Linse 122 und die zweite Linse 124, 126 können somit Linsen der mehreren Linsen der Linsenanordnung sein.In various embodiments, the optical device 100 a lense array with multiple lenses 122 . 124 . 126 on a common carrier. The first lens 122 and the second lens 124 . 126 may thus be lenses of the multiple lenses of the lens array.

In verschiedenen Ausführungsformen mit mehreren Linsen 122, 124, 126 können die Linsen zueinander unterschiedlich sein, beispielsweise unterschiedliche Bildweiten und/oder eine unterschiedliche Form, beispielsweise sphärisch oder astigmatisch, aufweisen. Die Kopplungsstrukturen sind zueinander in der Höhe versetzt in der Wellenleiterstruktur angeordnet. Dadurch kann der Abstand zwischen einer Strahlquelle und der zugehörigen Koppelstruktur für jede der Strahlquellen unterschiedlich sein. Mittels der unterschiedlichen Linsen kann für jede der Strahlquellen die oben beschriebene Anordnung von erster und zweiter Bildebene eingestellt werden.In various embodiments with multiple lenses 122 . 124 . 126 For example, the lenses may be different from one another, for example, have different image widths and / or a different shape, for example, spherical or astigmatic. The coupling structures are arranged offset from one another in height in the waveguide structure. Thereby, the distance between a beam source and the associated coupling structure for each of the beam sources may be different. By means of the different lenses, the above-described arrangement of first and second image plane can be set for each of the beam sources.

Beispielsweise ist eine erste Linse 132 eine astigmatische Linse, eine zweite Linse 134 eine sphärische Linse und eine dritte Linse 136 eine astigmatische Linse, deren Krümmung unterschiedlich zu der Krümmung der ersten Linse ist.For example, a first lens 132 an astigmatic lens, a second lens 134 a spherical lens and a third lens 136 an astigmatic lens whose curvature is different from the curvature of the first lens.

In verschiedenen Ausführungsformen weist die Leiterstruktur eine Haltestruktur 112 auf. Die Wellenleiterstruktur 140 ist auf der Haltestruktur 112 ausgebildet. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Haltestruktur 112 mindestens im Bereich der Kopplungsstruktur zwischen der Linse 122, 124, 126 und der Kopplungsstruktur angeordnet. In verschiedenen Ausführungsformen ist die optische Vorrichtung 100 derart eingerichtet, dass emittierte elektromagnetische Strahlung 400 der Strahlungsquelle(n) 132, 134, 136 durch die Linse(n) 122, 124, 126 und die Haltestruktur 112 mittels der Kopplungsstruktur(en) in die Wellenleiterstruktur 140 gekoppelt wird.In various embodiments, the conductor pattern has a holding structure 112 on. The waveguide structure 140 is on the support structure 112 educated. In various embodiments, the support structure is 112 at least in the area of the coupling structure between the lens 122 . 124 . 126 and the coupling structure. In various embodiments, the optical device is 100 set up such that emitted electromagnetic radiation 400 the radiation source (s) 132 . 134 . 136 through the lens (s) 122 . 124 . 126 and the support structure 112 by means of the coupling structure (s) in the waveguide structure 140 is coupled.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die Haltestruktur 112 durchlässig für elektromagnetische Strahlung der Strahlungsquelle 132, 134, 136 eingerichtet. Beispielsweise weist die Haltestruktur 112 ein Glas auf oder ist daraus gebildet.In various embodiments, the support structure is 112 permeable to electromagnetic radiation of the radiation source 132 . 134 . 136 set up. For example, the holding structure 112 a glass on or is formed from it.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die zweite Linse 122, 124, 126 derart eingerichtet, dass die zweite Bildebene 700 im Bereich der Grenzfläche der Wellenleiterstruktur 140 mit der Haltestruktur 112 angeordnet ist.In various embodiments, the second lens is 122 . 124 . 126 set up such that the second image plane 700 in the region of the interface of the waveguide structure 140 with the support structure 112 is arranged.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die Haltestruktur 112 flächig ausgebildet und die Wellenleiterstruktur 140 erstreckt sich auf einer flächigen Oberfläche der Haltestruktur 112. Eine flächig ausgebildete Haltestruktur ist beispielsweise plattenförmig eingerichtet. Entsprechend kann die Haltestruktur auch als Halteplatte bezeichnet werden.In various embodiments, the support structure is 112 formed surface and the waveguide structure 140 extends on a flat surface of the support structure 112 , A flat holding structure is, for example, plate-shaped. Accordingly, the support structure may also be referred to as a holding plate.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die Haltestruktur 112 aus einem Stück gebildet.In various embodiments, the support structure is 112 formed from one piece.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die Haltestruktur 112 durchlässig für die elektromagnetische Strahlung der Strahlungsquelle 132, 134, 136.In various embodiments, the support structure is 112 permeable to the electromagnetic radiation of the radiation source 132 . 134 . 136 ,

In verschiedenen Ausführungsformen weist die Haltestruktur 112 bezüglich der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquelle(n) 132, 134, 136 einen Brechungsindex auf, der kleiner ist als der Brechungsindex der Wellenleiterstruktur 140.In various embodiments, the support structure 112 with regard to the electromagnetic radiation of the radiation source (s) 132 . 134 . 136 a refractive index which is smaller than the refractive index of the waveguide structure 140 ,

In verschiedenen Ausführungsformen ist die Wellenleiterstruktur 140 aus einer auf der Haltestruktur 112 ausgebildeten und geätzten Beschichtung gebildet.In various embodiments, the waveguide structure is 140 from one on the support structure 112 formed and etched coating.

In verschiedenen Ausführungsformen weist die Leiterstruktur 110, beispielsweise die Haltestruktur 112, eine Antireflexbeschichtung auf, die auf der Oberfläche der Haltestruktur 112 ausgebildet ist, die der Linse 122, 124, 126 zugewandt ist.In various embodiments, the conductor structure 110 For example, the holding structure 112 , an antireflection coating applied to the surface of the support structure 112 is formed, that of the lens 122 . 124 . 126 is facing.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die Wellenleiterstruktur 140 derart eingerichtet, dass der Abstand zwischen der zweiten Kopplungsstruktur 116, 118 und der zweiten Strahlungsquelle 134, 136 größer ist als der Abstand der ersten Kopplungsstruktur 114 zur ersten Strahlungsquelle 132.In various embodiments, the waveguide structure is 140 set such that the distance between the second coupling structure 116 . 118 and the second radiation source 134 . 136 is greater than the distance of the first coupling structure 114 to the first radiation source 132 ,

In verschiedenen Ausführungsformen ist die erste Kopplungsstruktur als eine Facette der Wellenleiterstruktur 140 eingerichtet oder weist eine solche auf.In various embodiments, the first coupling structure is a facet of the waveguide structure 140 set up or has such.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die zweite Kopplungsstruktur als eine zweite Facette der Wellenleiterstruktur 140 eingerichtet oder weist eine solche auf. Die zweite Facette ist zu der ersten Facette versetzt.In various embodiments, the second coupling structure is a second facet of the waveguide structure 140 set up or has such. The second facet is offset to the first facet.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die Wellenleiterstruktur 140 derart eingerichtet, dass der Abstand zwischen der zweiten Facette und der zweiten Strahlungsquelle 132, 134, 136 größer ist als der Abstand der ersten Facette zur ersten Strahlungsquelle 132, 134, 136.In various embodiments, the waveguide structure is 140 set such that the distance between the second facet and the second radiation source 132 . 134 . 136 is greater than the distance of the first facet to the first radiation source 132 . 134 . 136 ,

In verschiedenen Ausführungsformen ist die Wellenleiterstruktur 140 durchlässig für die elektromagnetische Strahlung der Strahlungsquelle 132, 134, 136 ausgebildet.In various embodiments, the waveguide structure is 140 permeable to the electromagnetic radiation of the radiation source 132 . 134 . 136 educated.

In verschiedenen Ausführungsformen weist die optische Vorrichtung 100, beispielsweise die Leiterstruktur 110, ferner einen Diffusor 142 auf. Der Diffusor ist beispielsweise an der Austrittsfläche angeordnet, die unten noch ausführlicher beschrieben wird. Der Diffusor 142 ist beispielsweise eingerichtet, aus der Austrittsfläche 202 ausgekoppelte, elektromagnetische Strahlung zu streuen.In various embodiments, the optical device 100 , for example, the ladder structure 110 and a diffuser 142 on. The diffuser is arranged, for example, on the exit surface, which will be described in more detail below. The diffuser 142 is set up, for example, from the exit surface 202 disperse decoupled, electromagnetic radiation.

In verschiedenen Ausführungsformen weist der Diffusor 142 eine strukturierte Oberfläche 142 auf, die der Austrittsfläche 202 der Wellenleiterstruktur 140 zugewandt ist.In various embodiments, the diffuser 142 a structured surface 142 on, the exit surface 202 the waveguide structure 140 is facing.

2 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Wellenleiterstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Die weiteren, in 1 veranschaulichten Komponenten der optischen Vorrichtung sind in 2 zur besseren Übersicht weggelassen. 2 shows a schematic plan view of a waveguide structure according to various embodiments. The others, in 1 Illustrated components of the optical device are shown in FIG 2 omitted for clarity.

Aus der Aufsicht ist eine längliche bzw. linienförmige Wellenleiterstruktur ersichtlich, die (optional) auf einer flächigen Haltestruktur ausgebildet ist. An einem Ende der Wellenleiterstruktur 140 sind die Koppelstrukturen ausgebildet und am gegenüberliegenden Ende der Wellenleiterstruktur 202 ist eine Austrittsfläche 202 der Wellenleiterstruktur 140 angeordnet.From the plan view, an elongate or linear waveguide structure is visible, which is (optionally) formed on a flat holding structure. At one end of the waveguide structure 140 the coupling structures are formed and at the opposite end of the waveguide structure 202 is an exit surface 202 the waveguide structure 140 arranged.

Mit anderen Worten: In verschiedenen Ausführungsformen weist die Wellenleiterstruktur 140 ein erstes Ende auf, an dem die Kopplungsstruktur angeordnet ist, und ein zweites Ende, das eine Austrittsfläche 202 für elektromagnetische Strahlung aufweist. In verschiedenen Ausführungsformen weist die Austrittsfläche 202 einen spiegelsymmetrischen Flächenquerschnitt auf.In other words, in various embodiments, the waveguide structure 140 a first end on which the coupling structure is disposed, and a second end having an exit surface 202 for electromagnetic radiation. In various embodiments, the exit surface 202 a mirror-symmetrical area cross-section.

Mit anderen Worten: In verschiedenen Ausführungsformen erstreckt sich die Wellenleiterstruktur 140 in eine Längsrichtung und weist senkrecht zu der Längsrichtung eine Breite (502, 702 - siehe 5B bzw. 7C) auf, die von der Kopplungsstruktur her entlang der Längsrichtung zunimmt.In other words, in various embodiments, the waveguide structure extends 140 in a longitudinal direction and has a width perpendicular to the longitudinal direction ( 502 . 702 - please refer 5B or. 7C ) increasing from the coupling structure along the longitudinal direction.

Mit anderen Worten: bei einer Vorrichtung 100 mit Haltestruktur 112, auf der die Wellenleiterstruktur 140 ausgebildet ist, weist die Wellenleiterstruktur in der Ebene der Oberfläche der Haltestruktur 112, auf der die Wellenleiterstruktur 140 ausgebildet ist, eine Breite 502 auf.In other words: in a device 100 with holding structure 112 on which the waveguide structure 140 is formed, the waveguide structure in the plane of the surface of the support structure 112 on which the waveguide structure 140 is formed, a width 502 on.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die Wellenleiterstruktur 140 (in Aufsicht betrachtet) gerade und mit konstanter Breite ausgebildet (nicht veranschaulicht). Alternativ weist die Wellenleiterstruktur 140 eine sich zwischen der Koppelstruktur 114, 116, 118 und der Austrittfläche 202 ändernde Breite auf, wobei in 2 ein Ausführungsbeispiel mit zunehmender Breite veranschaulicht ist und die Verbreiterung übertrieben dargestellt ist. Die zunehmende Breite der Wellenleiterstruktur ist eine Verbreiterung des Querschnitts der Wellenleiterstruktur. Dadurch wird der Winkel zwischen den Strahlen und der Längs- bzw. Hauptrichtung der Wellenleiterstruktur reduziert. Ein in der Ebene der (optionalen) Halteplatte liegender Abstrahlwinkel der aus der Austrittsfläche des Lichtleiters abgestrahlten Strahlung wird dadurch reduziert. Dies ist Vorteilhaft, da die Mischung der abgestrahlten Strahlung durch einen der Austrittsfläche nachgelagerten Diffusor problematisch ist wenn der Abstrahlwinkel zu groß wird, d.h. die Strahlung könnte bei zu großem Abstrahlwinkel ungenügend gemischt werden oder es könnten unnötig große Verluste durch Rückstreuung auftreten.In various embodiments, the waveguide structure is 140 (viewed from above) formed straight and with a constant width (not illustrated). Alternatively, the waveguide structure 140 one between the coupling structure 114 . 116 . 118 and the exit surface 202 changing width, where in 2 an embodiment with increasing width is illustrated and the broadening is exaggerated. The increasing width of the waveguide structure is a broadening of the cross section of the waveguide structure. This reduces the angle between the beams and the longitudinal or main direction of the waveguide structure. A lying in the plane of the (optional) holding plate radiation angle of the radiation emitted from the exit surface of the light guide radiation is thereby reduced. This is advantageous because the mixture of the radiated radiation through a diffuser downstream of the exit surface is problematic if the emission angle becomes too great, ie the radiation could be mixed insufficiently if the emission angle is too large or if it would cause unnecessarily large backscatter losses.

In verschiedenen Ausführungsformen weist die optische Vorrichtung ferner eine weitere Wellenleiterstruktur 140 mit einer Koppelstruktur auf, wobei die Austrittsfläche 202 der Wellenleiterstruktur 140 mittels der Koppelstruktur der weiteren Wellenleiterstruktur mit der weiteren Wellenleiterstruktur gekoppelt ist.In various embodiments, the optical device further includes another waveguide structure 140 with a coupling structure, wherein the exit surface 202 the waveguide structure 140 is coupled by means of the coupling structure of the further waveguide structure with the further waveguide structure.

In verschiedenen Ausführungsformen weist die Leiterstruktur 110, beispielsweise die Wellenleiterstruktur 140, eine Antireflexbeschichtung auf, die an der Austrittsfläche 202 ausgebildet ist. Die Antireflexbeschichtung kann gemäß einer üblichen Ausgestaltung eingerichtet sein.In various embodiments, the conductor structure 110 , For example, the waveguide structure 140 , an antireflective coating on the exit surface 202 is trained. The antireflective coating may be arranged according to a customary embodiment.

3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer optischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. 3 veranschaulicht in der schematischen Seitenansicht den oben beschriebenen Bereich der Wellenleiterstruktur 140 mit Austrittsfläche 202 vergrößert. Weiterhin veranschaulicht ist ein optischer Diffusor 142, anschaulich ein Oberflächenstreuer für elektromagnetische Strahlung, mit einer Oberflächenstrukturierung 300, die an der Austrittsfläche 202 angrenzt. Zwischen der Austrittsfläche und dem Diffusor befindet sich in verschiedenen Ausführungsformen ein Luftspalt, der groß gegenüber den Wellenlängen der austretenden Strahlung ist. 3 shows a schematic side view of an optical device according to various Embodiments. 3 FIG. 12 is a schematic side view illustrating the above-described portion of the waveguide structure. FIG 140 with exit surface 202 increased. Also illustrated is an optical diffuser 142 , Illustratively a surface spreader for electromagnetic radiation, with a surface structuring 300 at the exit surface 202 borders. Between the exit surface and the diffuser, in various embodiments, there is an air gap which is large in relation to the wavelengths of the exiting radiation.

In verschiedenen Ausführungsformen ist der Diffusor 142 als eine transparente Platte mit einer, für die in der Wellenleiterstruktur geführte elektromagnetische Strahlung, streuenden Oberflächenstrukturierung 300 eingerichtet. Die Oberflächenstrukturierung 300 ist beispielsweise in Richtung der Austrittsfläche der Wellenleiterstruktur ausgerichtet.In various embodiments, the diffuser 142 as a transparent plate with a, for the guided in the waveguide structure electromagnetic radiation, scattering surface structuring 300 set up. The surface structuring 300 is aligned, for example, in the direction of the exit surface of the waveguide structure.

Alternativ zur Diffusorplatte 142 ist beispielsweise die Austrittsfläche der Wellenleiterstruktur analog zur Oberflächenstrukturierung 300 strukturiert.Alternative to the diffuser plate 142 For example, the exit surface of the waveguide structure is analogous to the surface structuring 300 structured.

4 zeigt eine schematische Seitenansicht einer optischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. In 4 ist beispielshaft der Strahlengang mehrerer Strahlen für die Einkopplung der von einer Strahlenquelle 134 emittierten elektromagnetischen Strahlung 400 durch eine Linse 124 über eine facettenartige Koppelstruktur 116 in die Wellenleiterstruktur 140 einer oben beschriebenen optischen Vorrichtung 100 veranschaulicht. 4 shows a schematic side view of an optical device according to various embodiments. In 4 is, for example, the beam path of several beams for the coupling of a radiation source 134 emitted electromagnetic radiation 400 through a lens 124 via a faceted coupling structure 116 into the waveguide structure 140 an optical device described above 100 illustrated.

Die dargestellte Linse ist beispielsweise eine sphärische Linse.The illustrated lens is, for example, a spherical lens.

In 4 ist zudem das Umlenken der elektromagnetischen Strahlung mittels der Kopplungsstruktur veranschaulicht.In 4 In addition, the deflection of the electromagnetic radiation by means of the coupling structure is illustrated.

5A, B zeigen schematische Seitenansichten einer optischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. In 5A ist eine Vorderansicht auf die Wellenleiterstruktur veranschaulicht sowie der Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung aus dieser Blickrichtung. Die Blickrichtung der 5A ist senkrecht zu der Blickrichtung der 4. 5A, B können die gleiche optische Vorrichtung wie 4, jedoch aus unterschiedlichen Blickrichtungen veranschaulichen. In 5A, B erstreckt sich die Haupt- bzw. Längsrichtung der Wellenleiterstruktur 140 aus der Zeichenebene heraus. In 5B ist ein vergrößerter Ausschnitt der 5A veranschaulicht, um die Einkopplung der elektromagnetischen Strahlung besser zu veranschaulichen. 5A, B show schematic side views of an optical device according to various embodiments. In 5A is a front view of the waveguide structure illustrated as well as the beam path of the electromagnetic radiation from this line of sight. The line of sight of 5A is perpendicular to the line of sight of 4 , 5A, B can use the same optical device as 4 , but illustrate from different perspectives. In 5A, B the main or longitudinal direction of the waveguide structure extends 140 out of the drawing plane. In 5B is an enlarged section of the 5A illustrated to better illustrate the coupling of the electromagnetic radiation.

In verschiedenen Ausführungsformen weist die optische Vorrichtung eine oder mehrere rotationssymmetrische Linsen auf, die elektromagnetische Strahlung der Strahlungsquellen auf eine Koppelstruktur, beispielsweise eine Facette der Wellenleiterstruktur, fokussieren (erste Bildebene 500). Die Wellenleiterstruktur weist im Falle einer rotationssymmetrischen Linse eine Breite 502 auf, die mindestens so groß ist, wie die Breite des Strahlenbündels elektromagnetischer Strahlung 400 an der Position, an welcher das Strahlenbündel in den Lichtleiter eintritt. In 5 ist das die Grenzfläche zwischen Haltestruktur und Lichtleiter.In various embodiments, the optical device has one or more rotationally symmetrical lenses which focus electromagnetic radiation of the radiation sources onto a coupling structure, for example a facet of the waveguide structure (first image plane 500 ). The waveguide structure has a width in the case of a rotationally symmetrical lens 502 which is at least as large as the width of the beam of electromagnetic radiation 400 at the position where the beam enters the light pipe. In 5 this is the interface between the support structure and the light guide.

In verschiedenen Ausführungsformen ist eine schmale Wellenleiterstruktur, d.h. eine Wellenleiterstruktur mit geringer Breite 502, wünschenswert. Dies bewirkt eine höhere durchschnittliche Leuchtdichte der an der Austrittsfläche der Wellenleiterstruktur ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung.In various embodiments, a narrow waveguide structure, ie, a narrow width waveguide structure, is used 502 , desirable. This causes a higher average luminance of the coupled at the exit surface of the waveguide structure electromagnetic radiation.

6 zeigt eine schematische Seitenansicht einer optischen Vorrichtung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. In 6 ist beispielhaft der Verlauf eines Strahls 400 elektromagnetischer Strahlung einer Strahlungsquelle 134 durch die optische Vorrichtung 100 beschrieben, die einem beschriebenen Beispiel entspricht. 6 shows a schematic side view of an optical device 100 according to various embodiments. In 6 is an example of the course of a ray 400 electromagnetic radiation of a radiation source 134 through the optical device 100 described, which corresponds to a described example.

In verschiedenen Ausführungsformen weist die Wellenleiterstruktur 140 einen höheren Brechungsindex auf als die Haltestruktur 112. Dies bewirkt dass Strahlen der elektromagnetischen Strahlung in der Wellenleiterstruktur vollkommen oder im Wesentlichen vollkommen an der Grenzfläche zwischen der Wellenleiterstruktur 140 und der Haltestruktur 112 intern reflektiert (engl. total internal reflection, TIR) werden.In various embodiments, the waveguide structure 140 a higher refractive index than the support structure 112 , This causes beams of the electromagnetic radiation in the waveguide structure to be completely or substantially wholly at the interface between the waveguide structure 140 and the support structure 112 internally reflected (English: total internal reflection, TIR).

Die Wellenleiterstruktur 140 weist zwischen der/den Koppelstruktur/en und der Austrittsfläche 202 einen Mischabschnitt auf, in dem elektromagnetische Strahlung, beispielsweise im Raum und/oder Winkel, gemischt wird. Die elektromagnetische Strahlung kann weiterhin durch einen Diffusor, beispielsweise eine Diffusorplatte gemischt werden.The waveguide structure 140 points between the coupling structure (s) and the exit surface 202 a mixing section in which electromagnetic radiation, for example in space and / or angle, is mixed. The electromagnetic radiation may further be mixed by a diffuser, for example a diffuser plate.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Wellenleiterstruktur, beispielsweise in dem Mischabschnitt, überall den gleichen Querschnitt auf. In diesem Fall wird die elektromagnetische Strahlung eines Lichtbündels, das in dieser Seitenansicht einen geringen Öffnungswinkel hat, nur wenige Male an den Grenzflächen der Wellenleiterstruktur intern reflektiert. Dies bewirkt, aufgrund der geringen Anzahl von Reflexionen, dass anwendungsspezifisch eine geringe Farbmischung eingestellt werden kann.In various embodiments, the waveguide structure, for example, in the mixing section, everywhere the same cross-section. In this case, the electromagnetic radiation of a light beam, which has a small opening angle in this side view, is internally reflected only a few times at the interfaces of the waveguide structure. Due to the small number of reflections, this means that application-specific low color mixing can be set.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Wellenleiterstruktur, beispielsweise in dem Mischabschnitt, eine Höhe auf, die von der Kopplungsstruktur in Richtung der Austrittsfläche abnimmt. Mit anderen Worten: die Wellenleiterstruktur ist verjüngt ausgebildet, wie in der Seitenansicht in 6 veranschaulicht ist. Dies reduziert die Höhe des Querschnitts der Wellenleiterstruktur. Dadurch wird der Winkel zwischen den Strahlen und der Längs- bzw. Hauptrichtung der Wellenleiterstruktur erhöht. Somit erfährt der Strahl mehr Reflexionen in der Wellenleiterstruktur. In dem in 6 veranschaulichten Beispiel wird der Strahl 16-mal in der Wellenleiterstruktur reflektiert. Zum Vergleich, bei einer Wellenleiterstruktur ohne diese Verjüngung würde der Strahl lediglich 5-mal reflektiert werden.In various embodiments, the waveguide structure, for example in the mixing section, has a height that is different from that of the Coupling structure decreases in the direction of the exit surface. In other words, the waveguide structure is tapered, as in the side view in FIG 6 is illustrated. This reduces the height of the cross section of the waveguide structure. As a result, the angle between the beams and the longitudinal or main direction of the waveguide structure is increased. Thus, the beam experiences more reflections in the waveguide structure. In the in 6 illustrated example, the beam is reflected 16 times in the waveguide structure. For comparison, with a waveguide structure without this taper, the beam would only be reflected 5 times.

Mit anderen Worten: In verschiedenen Ausführungsformen erstreckt sich die Wellenleiterstruktur 140 in eine Längsrichtung und weist senkrecht zu der Längsrichtung eine Höhe auf, die von der Kopplungsstruktur her entlang der Längsrichtung abnimmt. Mit anderen Worten: bei einer Vorrichtung 100 mit Haltestruktur 112, auf der die Wellenleiterstruktur 140 ausgebildet ist, weist die Wellenleiterstruktur senkrecht zu der Ebene der Oberfläche der Haltestruktur 112, auf der die Wellenleiterstruktur 140 ausgebildet ist, eine Höhe auf.In other words, in various embodiments, the waveguide structure extends 140 in a longitudinal direction and perpendicular to the longitudinal direction has a height decreasing from the coupling structure along the longitudinal direction. In other words: in a device 100 with holding structure 112 on which the waveguide structure 140 is formed, the waveguide structure is perpendicular to the plane of the surface of the support structure 112 on which the waveguide structure 140 is formed, a height up.

Mittels der Verjüngung und Erhöhung der Anzahl an Reflexion kann die in der Wellenleiterstruktur geführte elektromagnetische Strahlung besser gemischt werden. Dies bewirkt eine homogenere Farbe bzw. eine homogenere Farbverteilung der von der Austrittsfläche der Wellenleiterstruktur ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung. Insbesondere ist die räumliche Verteilung des Farbortes auf der Austrittsebene und unmittelbar nach dieser gleichmäßiger.By means of the tapering and increasing the number of reflections, the electromagnetic radiation guided in the waveguide structure can be better mixed. This produces a more homogeneous color or a more homogeneous color distribution of the electromagnetic radiation coupled out from the exit surface of the waveguide structure. In particular, the spatial distribution of the color location on the exit plane and immediately after this is more uniform.

7A, B, C zeigen schematische Seitenansichten einer optischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. 7A veranschaulicht eine Seitenansicht, 7B eine Vorderansicht und 7C eine Vergrößerung eines Bereichs der 7B eines beschriebenen Ausführungsbeispiels einer optischen Vorrichtung. Weiterhin ist beispielhaft der Strahlengang von Strahlen eines, von einer Strahlenquelle emittierten, Bündels elektromagnetischer Strahlung veranschaulicht. 7A, B . C show schematic side views of an optical device according to various embodiments. 7A illustrates a side view 7B a front view and 7C an enlargement of an area of the 7B a described embodiment of an optical device. Furthermore, the beam path of rays of a beam of electromagnetic radiation emitted by a radiation source is illustrated by way of example.

In verschiedenen Ausführungsformen weist die optische Vorrichtung eine oder mehrere Linsen mit axialem Astigmatismus auf, die elektromagnetische Strahlung der Strahlungsquelle(n) außerhalb der Kopplungsstruktur fokussieren. „Axial astigmatisch“ bedeutet, dass die Strahlen in der Vorderansicht (7B, C) auf eine andere Position als die Strahlen in der Seitenansicht (7A) fokussiert werden.In various embodiments, the optical device has one or more axially astigmatic lenses that focus electromagnetic radiation from the radiation source (s) outside the coupling structure. "Axial astigmatic" means that the rays in the front view ( 7B, C ) to a position other than the rays in the side view ( 7A) be focused.

Mit anderen Worten: In verschiedenen Ausführungsformen ist die erste und/oder zweite Linse 122, 124, 126 derart eingerichtet, dass die zweite Bildebene und eine darin befindliche Bildlinie im Bereich der Grenzfläche der Wellenleiterstruktur 140 mit der Haltestruktur 112 angeordnet ist. Die zweite Bildebene 700 liegt beispielsweise auf der Grenzfläche der Wellenleiterstruktur 140 mit der Haltestruktur. Alternativ kann die zweite Bildebene 700 im Bereich dieser Grenzfläche liegen, beispielsweise von dieser um einen Abstand beabstandet sein. Dieser Abstand kann z.B. bis zu 10%, 20% oder 30% des Abstandes zwischen den beiden Bildebenen betragen.In other words, in various embodiments, the first and / or second lens is 122 . 124 . 126 arranged such that the second image plane and an image line located therein in the region of the interface of the waveguide structure 140 with the support structure 112 is arranged. The second picture plane 700 is for example at the interface of the waveguide structure 140 with the support structure. Alternatively, the second image plane 700 be in the range of this interface, for example, be spaced from this by a distance. For example, this distance may be up to 10%, 20% or 30% of the distance between the two image planes.

Beispielsweise weisen die astigmatische(n) Linse(n) eine erste Bildebene auf, die in der Kopplungsstruktur liegt (analog 5A, B) und eine in der ersten Bildebene liegende Bildlinie, die ein Bild des Mittelpunktes der Austrittsfläche der entsprechenden Lichtquelle ist, sowie eine zweite Bildebene 700, die eine kürzere Bildweite als die erste Bildebene aufweist und eine in der zweiten Bildebene liegende zweite Bildlinie, die ebenfalls ein Bild des Mittelpunktes der Austrittsfläche der selben Quelle ist. Beispielsweise liegt die zweite Bildebene auf, an oder im Bereich der Grenzfläche der Wellenleiterstruktur 140. Die Wellenleiterstruktur kann in diesem Falle eine kleinere Breite 702 aufweisen, als im Falle der ersten Bildebene 500. Dies bewirkt eine höhere durchschnittliche Leuchtdichte der an der Austrittsfläche der Wellenleiterstruktur ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung.For example, the astigmatic lens (s) have a first image plane lying in the coupling structure (analogous to FIG 5A, B ) and an image line lying in the first image plane, which is an image of the center of the exit surface of the corresponding light source, and a second image plane 700 which has a shorter image width than the first image plane and a second image line lying in the second image plane, which is also an image of the center point of the exit surface of the same source. For example, the second image plane lies on, at or in the region of the interface of the waveguide structure 140 , The waveguide structure may in this case have a smaller width 702 have, as in the case of the first image plane 500 , This causes a higher average luminance of the coupled at the exit surface of the waveguide structure electromagnetic radiation.

Mit anderen Worten: Die Verwendung von astigmatischen Linsen kann eine schmalere Wellenleiterstruktur ermöglichen und somit eine höhere durchschnittliche Leuchtdichte der an der Austrittsfläche der Wellenleiterstruktur ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung bewirken.In other words, the use of astigmatic lenses may allow a narrower waveguide structure and thus cause a higher average luminance of the electromagnetic radiation coupled out at the exit surface of the waveguide structure.

Die astigmatische Linse fokussiert die Strahlen von der Seitenansicht (7A) aus betrachtet auf die Koppelstruktur, beispielsweise die Facette, wie eine rotationssymmetrische Linse. Mit anderen Worten: eine erste Bildlinie wird durch die astigmatische Linse auf eine Facette der Wellenleiterstruktur fokussiert, wie in 7a veranschaulicht ist.The astigmatic lens focuses the rays from the side view ( 7A) seen from the coupling structure, for example, the facet, such as a rotationally symmetric lens. In other words, a first image line is focused by the astigmatic lens onto a facet of the waveguide structure, as in FIG 7a is illustrated.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die astigmatische Linse derart eingerichtet, dass in einer Vorderansicht (7B, C) die astigmatische Linse die Strahlen der Vorderansicht nicht auf die Facette bzw. Koppelstruktur der Wellenleiterstruktur fokussiert. Stattdessen wird die elektromagnetische Strahlung beispielsweise auf die Eintrittsfläche der elektromagnetischen Strahlung in die Wellenleiterstruktur fokussiert. Dies bewirkt, dass der Lichtleiter schmaler ausgebildet werden kann.In various embodiments, the astigmatic lens is configured such that in a front view (FIG. 7B, C ) the astigmatic lens does not focus the rays of the front view onto the facet or coupling structure of the waveguide structure. Instead, the electromagnetic radiation is focused, for example, on the entrance surface of the electromagnetic radiation in the waveguide structure. This causes the light guide to be made narrower.

8A, B, C zeigt Diagramme zu einer optischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. 8A, B . C shows diagrams of an optical device according to various embodiments.

In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel weist eine erste Laserdiode 132 eine optische Leistung von 0,6 W auf und emittiert ein blaues Licht; eine zweite Laserdiode 134 weist eine optische Leistung von 1 W auf und emittiert ein grünes Licht; und eine dritte Laserdiode 136 weist eine optische Leistung von 1,6 W auf und emittiert ein rotes Licht. In an exemplary embodiment, a first laser diode 132 an optical power of 0.6 W and emits a blue light; a second laser diode 134 has an optical power of 1 W and emits a green light; and a third laser diode 136 has an optical power of 1.6 W and emits a red light.

Die Koppelstrukturen 114, 116, 118 sind jeweils als Facetten der Wellenleiterstruktur eingerichtet. Die Facetten erscheinen in einer Vorderansicht übereinander gestapelt. Die Wellenleiterstruktur weist bei der dritten Facette 118 eine Höhe von 1,45 mm und eine Breite von 0,2 mm auf und an der Austrittsfläche eine Höhe von 0,4 mm und eine Breite von 0,4 mm. Die Wellenleiterstruktur weist von der ersten Einkoppelstruktur 114 bis zur Austrittsfläche eine Länge von 85,6 mm auf. Der Diffusor weist eine Halbwertsbreite (FWHM) von ungefähr 80 ° für normale Inzidenz auf.The coupling structures 114 . 116 . 118 are each set up as facets of the waveguide structure. The facets appear stacked in a front view. The waveguide structure points at the third facet 118 a height of 1.45 mm and a width of 0.2 mm and at the exit surface a height of 0.4 mm and a width of 0.4 mm. The waveguide structure points from the first coupling structure 114 up to the exit surface a length of 85.6 mm. The diffuser has a half width (FWHM) of about 80 ° for normal incidence.

8A veranschaulicht in einem kartesischen Diagramm 800 die Lichtstärke 804 in Einheiten von cd abhängig vom Winkel 802 der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung 806 eines Schnittes bei 0°. Die dargestellte Verteilung ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch für andere Schnittebenen. 8B veranschaulicht die Lichtstärke für die gleiche Schnittebene in polarer Darstellung 810. 8A illustrated in a Cartesian diagram 800 the light intensity 804 in units of cd depending on the angle 802 the decoupled electromagnetic radiation 806 a cut at 0 °. The distribution shown is essentially rotationally symmetric for other cutting planes. 8B illustrates the light intensity for the same cutting plane in polar representation 810 ,

8C veranschaulicht in einem Ortsdiagram 830 mit den x-Koordinaten 834 und den y-Koordinaten 832 die spezifische Lichtausstrahlung „farbkodiert“ (siehe Skala 804) an der Lichtaustrittsfläche der Wellenleiterstruktur mit einem Ausschnitt 840 entlang einer y-Richtung und einem Ausschnitt 850 entlang einer x-Richtung. 8C illustrated in a location diagram 830 with the x coordinates 834 and the y coordinates 832 the specific light emission "color-coded" (see scale 804 ) at the light exit surface of the waveguide structure with a cutout 840 along a y Direction and a section 850 along a x -Direction.

Die ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung weist einen Lichtstrom von 510 Im auf. Die Effizienz (ausgekoppelter Lichtstrom/optische Laserleistung) beträgt 159 lm/W. Dies entspricht einer Effizienz von 67,3 % für die Lichtmischung der optischen Vorrichtung und ist somit wesentlich besser als bei einer herkömmlichen LARP-Mischung. Die Leuchtdichte der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung beträgt 1700 Mnits. Die Farbortkoordinaten der ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung betragen CIE X: 0,32, CIE Y: 0,34.The decoupled electromagnetic radiation has a luminous flux of 510 I'm on. The efficiency (decoupled luminous flux / optical laser power) is 159 lm / W. This corresponds to an efficiency of 67.3% for the light mixing of the optical device and is thus much better than in a conventional LARP mixture. The luminance of the decoupled electromagnetic radiation is 1700 Mnits. The chromaticity coordinates of the decoupled electromagnetic radiation are CIE X: 0.32, CIE Y: 0.34.

Der gewichtete Durchschnitt der Farbdifferenz (engl. weighted average of colour difference) du ‚v‘ beträgt auf der Diffusorplatte 0,0038 und auf einem davon 1 m entfernten Schirm 0,0042. Die ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung weist somit eine geringe Farbortdifferenz bzw. eine hohe farbliche Homogenität auf.The weighted average of the color difference du, v 'is 0.0038 on the diffuser plate and 0.0042 on a screen 1 meter away from it. The decoupled electromagnetic radiation thus has a low chromaticity difference or a high color homogeneity.

Weiterhin hat sich gezeigt, dass die optische Vorrichtung bezüglich einer Fehlausrichtung der Strahlungsquellen zu den Linsen relativ tolerant ist. Eine Verschiebung der Strahlungsquellen um beispielsweise 50 Mikrometer hat kaum negative Auswirkungen auf die Leistung der optischen Vorrichtung.Furthermore, it has been found that the optical device is relatively tolerant of misalignment of the radiation sources to the lenses. A displacement of the radiation sources by, for example, 50 microns has little negative effect on the performance of the optical device.

9 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Strahlenbündels durch eine Linse mit mindestens zwei Bildebenen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. 9 shows a schematic perspective view of a beam through a lens having at least two image planes according to various embodiments.

In verschiedenen Ausführungsformen weist mindestens eine Linse 124, 126, 128 mindestens zwei unterschiedliche Bildebenen auf. Diese Eigenschaft (der mindestens zwei unterschiedlichen Bildebenen) kann als axialer Astigmatismus bezeichnet werden. Dadurch ist es möglich, die Ausdehnung eines durch eine der Linsen hindurchgetretenen Strahlbündels in einer ersten Richtung an einer ersten Bildebene 500 zu fokussieren und die Ausdehnung dieses Bündels in einer zweiten, zu der ersten senkrechten, Richtung an einer anderen, zweiten Bildebene 700 zu fokussieren. Diese Richtungen liegen dabei in zwei zueinander senkrechten Meridionalebenen dieser Linse. In verschiedenen Ausführungsformen ist mindestens eine Linse 122, 124, 126 derart eingerichtet, dass die zweite Bildebene 700 eine geringere Bildweite aufweist als die erste Bildebene 500. In various embodiments, at least one lens 124 . 126 . 128 at least two different image levels. This property (the at least two different image planes) may be referred to as axial astigmatism. This makes it possible, the extension of a beam passed through one of the lenses in a first direction at a first image plane 500 to focus and the extension of this bundle in a second, to the first vertical direction at another, second image plane 700 to focus. These directions lie in two mutually perpendicular Meridionalebenen this lens. In various embodiments, at least one lens 122 . 124 . 126 set up such that the second image plane 700 has a smaller image width than the first image plane 500 ,

Beispiel 1 ist eine optische Vorrichtung 100 aufweisend: eine Linse 122, 124, 126 mit einer ersten Bildebene 500 und einer zweiten Bildebene 700; mindestens eine gegenstandseitig zu der Linse 122, 124, 126 angeordnete und zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtete Strahlungsquelle 132, 134, 136; und bildseitig zur Linse 122, 124, 126 angeordnet, eine mit einer Koppelstruktur 114, 116, 118 gekoppelte Wellenleiterstruktur 140, wobei die Koppelstruktur 114, 116, 118 eingerichtet ist, durch die Linse 122, 124, 126 emittierte elektromagnetische Strahlung 400 der Strahlungsquelle 132, 134, 136 in die Wellenleiterstruktur 140 umzulenken; wobei die Linse 122, 124, 126 derart eingerichtet ist, dass die erste Bildebene 500 in der Koppelstruktur 114, 116, 118 angeordnet ist und die zweite Bildebene 700 eine geringere Bildweite aufweist als die erste Bildebene 500.Example 1 is an optical device 100 comprising: a lens 122 . 124 . 126 with a first image plane 500 and a second image plane 700 ; at least one object side to the lens 122 . 124 . 126 arranged and arranged for emitting an electromagnetic radiation radiation source 132 . 134 . 136 ; and on the image side to the lens 122 . 124 . 126 arranged, one with a coupling structure 114 . 116 . 118 coupled waveguide structure 140 , wherein the coupling structure 114 . 116 . 118 is set up, through the lens 122 . 124 . 126 emitted electromagnetic radiation 400 the radiation source 132 . 134 . 136 into the waveguide structure 140 redirect; being the lens 122 . 124 . 126 is set up such that the first image plane 500 in the coupling structure 114 . 116 . 118 is arranged and the second image plane 700 has a smaller image width than the first image plane 500 ,

Die Strahlquelle ist beispielsweise ein Gaslaser, ein Halbleiterlaser, eine Leuchtdiode oder eine sonstige, elektromagnetische Strahlung bereitstellende Vorrichtung. Mittels der optischen Vorrichtung kann, auf Grund der spezifischen Anordnung, die elektromagnetische Strahlung auf einfache Weise in die Wellenleiterstruktur eingekoppelt werden und die elektromagnetische Strahlung in der Wellenleiterstruktur homogenisiert bzw. anderweitig weiterbehandelt werden. Die unterschiedlichen Bildebenen ermöglichen eine anwendungsspezifische Optimierung der Ausgestaltung der Form und der Abmessung der Wellenleiterstruktur.The beam source is, for example, a gas laser, a semiconductor laser, a light-emitting diode or another device providing electromagnetic radiation. By means of the optical device, due to the specific arrangement, the electromagnetic radiation can be coupled into the waveguide structure in a simple manner and the electromagnetic radiation in the waveguide structure can be homogenized or otherwise treated further. The different image levels allow an application-specific Optimization of the design of the shape and the dimension of the waveguide structure.

In Beispiel 2 weist das Beispiel 1 optional auf, dass die Strahlungsquelle 132, 134, 136 derart eingerichtet ist, das die emittierbare elektromagnetische Strahlung ein sichtbares Licht ist.In example 2, example 1 optionally shows that the radiation source 132 . 134 . 136 is arranged such that the emissive electromagnetic radiation is a visible light.

In Beispiel 3 weist das Beispiel 1 oder 2 optional auf, dass die optische Vorrichtung 100 eine lichtemittierende Vorrichtung 100 ist.In Example 3, Example 1 or 2 optionally indicates that the optical device 100 a light-emitting device 100 is.

In Beispiel 4 weist eines der Beispiele 1 bis 3 optional auf, dass die Strahlungsquelle 132, 134, 136 ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement ist, beispielsweise eine Laserdiode.In Example 4, one of Examples 1 to 3 optionally indicates that the radiation source 132 . 134 . 136 a light-emitting semiconductor device is, for example, a laser diode.

In Beispiel 5 weist eines der Beispiele 1 bis 4 optional auf, dass die Strahlungsquelle 132, 134, 136 derart eingerichtet ist, dass das emittierbare Strahlbündel elektromagnetischer Strahlung in eine erste Richtung einen ersten Abstrahlungswinkel aufweist und in einer zweiten Richtung, die senkrecht zu der ersten Richtung ist, einen zweiten Abstrahlungswinkel aufweist, der größer als der erste Abstrahlungswinkel ist.In Example 5, one of Examples 1 to 4 optionally indicates that the radiation source 132 . 134 . 136 is arranged such that the emissive beam of electromagnetic radiation in a first direction has a first emission angle and in a second direction which is perpendicular to the first direction, a second emission angle which is greater than the first emission angle.

In Beispiel 6 weist eines der Beispiele 1 bis 5 optional auf, dass die Strahlungsquelle 132, 134, 136 derart eingerichtet ist, dass die emittierbare elektromagnetische Strahlung im Wesentlichen monochromatisch ist.In Example 6, one of Examples 1 to 5 optionally indicates that the radiation source 132 . 134 . 136 is arranged such that the emissive electromagnetic radiation is substantially monochromatic.

In Beispiel 7 weist eines der Beispiele 1 bis 6 optional auf, dass für die Linse 122, 124, 126 gegenstandsseitig im Wesentlichen eine einzige Objektebene vorgesehen ist, wobei die Strahlungsquelle bzw. ihre Austrittsfläche in dieser Objektebene angeordnet ist.In Example 7, one of Examples 1 to 6 optionally has that for the lens 122 . 124 . 126 On the object side essentially a single object plane is provided, wherein the radiation source or its exit surface is arranged in this object plane.

In Beispiel 8 weist eines der Beispiele 1 bis 7 optional auf, dass die Linse 122, 124, 126 eine asphärische Linse 122, 124, 126 ist.In Example 8, one of Examples 1 to 7 optionally has the lens 122 . 124 . 126 an aspherical lens 122 . 124 . 126 is.

In Beispiel 9 weist eines der Beispiele 1 bis 8 optional auf, dass die Linse 122, 124, 126 eine axial astigmatische Linse 122, 124, 126 ist.In Example 9, one of Examples 1 to 8 optionally includes the lens 122 . 124 . 126 an axially astigmatic lens 122 . 124 . 126 is.

In Beispiel 10 weist eines der Beispiele 1 bis 9 optional auf: eine weitere Linse 122, 124, 126 und mindestens eine, gegenstandseitig zu der weiteren Linse 122, 124, 126 angeordnete und zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtete weitere Strahlungsquelle 132, 134, 136; und bildseitig zur weiteren Linse 122, 124, 126 angeordnet, eine weitere Koppelstruktur 114, 116, 118, die mit der Wellenleiterstruktur 140 gekoppelt ist, wobei die weitere Koppelstruktur 114, 116, 118 eingerichtet ist, durch die weitere Linse 122, 124, 126 emittierte elektromagnetische Strahlung 400 der weiteren Strahlungsquelle 132, 134, 136 in die Wellenleiterstruktur 140 umzulenken.In Example 10, one of Examples 1 to 9 optionally includes: another lens 122 . 124 . 126 and at least one, object side to the other lens 122 . 124 . 126 arranged and arranged for emitting an electromagnetic radiation further radiation source 132 . 134 . 136 ; and on the image side to the other lens 122 . 124 . 126 arranged, another coupling structure 114 . 116 . 118 connected to the waveguide structure 140 is coupled, wherein the further coupling structure 114 . 116 . 118 is set up, through the additional lens 122 . 124 . 126 emitted electromagnetic radiation 400 the further radiation source 132 . 134 . 136 into the waveguide structure 140 redirect.

In Beispiel 11 weist das Beispiel 10 optional auf, dass die weitere Strahlungsquelle 132, 134, 136 neben der Strahlungsquelle 132, 134, 136 angeordnet ist und die weitere Koppelstruktur 114, 116, 118 entlang der Wellenleiterstruktur 140 neben der Koppelstruktur 114, 116, 118 in einem Abstand angeordnet ist.In example 11, example 10 optionally shows that the further radiation source 132 . 134 . 136 next to the radiation source 132 . 134 . 136 is arranged and the further coupling structure 114 . 116 . 118 along the waveguide structure 140 next to the coupling structure 114 . 116 . 118 is arranged at a distance.

In Beispiel 12 weist eines der Beispiele 10 oder 11 optional auf, dass die elektromagnetische Strahlung der weiteren Strahlungsquelle 132, 134, 136 sich in mindestens einer Wellenlänge oder einem Wellenlängenbereich von der elektromagentischen Strahlung der Strahlungsquelle 132, 134, 136 unterscheidet.In Example 12, one of Examples 10 or 11 optionally includes that the electromagnetic radiation of the further radiation source 132 . 134 . 136 in at least one wavelength or a wavelength range of the electromagnetic radiation of the radiation source 132 . 134 . 136 different.

In Beispiel 13 weist eines der Beispiele 10 bis 12 optional auf, dass das Spektrum der elektromagnetischen Strahlung der weiteren Strahlungsquelle 132, 134, 136 im Wesentlichen gleich dem Spektrum der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquelle 132, 134, 136 ist.In Example 13, one of Examples 10 to 12 optionally has the spectrum of the electromagnetic radiation of the further radiation source 132 . 134 . 136 substantially equal to the spectrum of the electromagnetic radiation of the radiation source 132 . 134 . 136 is.

In Beispiel 14 weist eines der Beispiele 10 bis 13 optional auf, dass die Strahlungsquelle 132, 134, 136 und die mindestens eine weitere Strahlungsquelle 132, 134, 136 auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind.In Example 14, one of Examples 10 to 13 optionally includes that the radiation source 132 . 134 . 136 and the at least one further radiation source 132 . 134 . 136 are arranged on a common carrier.

In Beispiel 15 weist eines der Beispiele 10 bis 14 optional auf, dass die weitere Linse 122, 124, 126 eine sphärische Linse ist, beispielsweise eine Sammellinse 122, 124, 126 ist.In Example 15, one of Examples 10 to 14 optionally indicates that the further lens 122 . 124 . 126 is a spherical lens, such as a condenser lens 122 . 124 . 126 is.

In Beispiel 16 weist eines der Beispiele 10 bis 15 optional auf, dass die weitere Linse 122, 124, 126 eingerichtet ist, eine erste Bildebene 500 und eine zweite Bildebene 700 aufzuweisen, wobei die erste Bildebene 500 in der weiteren Koppelstruktur 114, 116, 118 angeordnet ist und die zweite Bildebene 700 eine geringere Bildweite aufweist als die erste Bildebene 500.In Example 16, one of Examples 10 to 15 optionally indicates that the further lens 122 . 124 . 126 is set up, a first image plane 500 and a second image plane 700 to show, taking the first image plane 500 in the further coupling structure 114 . 116 . 118 is arranged and the second image plane 700 has a smaller image width than the first image plane 500 ,

In Beispiel 17 weist eines der Beispiele 1 bis 16 optional auf, dass die weitere Linse 122, 124, 126 eingerichtet ist, dass ihre zweite Bildebene 700 im Wesentlichen in einer Ebene mit der zweiten Bildebene 700 der Linse 122, 124, 126 angeordnet ist.In Example 17, one of Examples 1 to 16 optionally indicates that the further lens 122 . 124 . 126 is set up that their second image plane 700 essentially in a plane with the second image plane 700 the lens 122 . 124 . 126 is arranged.

In Beispiel 18 weist eines der Beispiele 10 bis 17 optional auf, dass für die weitere Linse 122, 124, 126 gegenstandsseitig im Wesentlichen eine einzige Objektebene vorgesehen ist.In Example 18, one of Examples 10 to 17 optionally includes that for the further lens 122 . 124 . 126 On the object side essentially a single object plane is provided.

In Beispiel 19 weist eines der Beispiele 10 bis 18 optional auf, dass die weitere Linse 122, 124, 126 eine asphärische Linse 122, 124, 126 ist.In Example 19, one of Examples 10 to 18 optionally indicates that the further lens 122 . 124 . 126 an aspherical lens 122 . 124 . 126 is.

In Beispiel 20 weist eines der Beispiele 10 bis 19 optional auf, dass die weitere Linse 122, 124, 126 eine axial astigmatische Linse 122, 124, 126 ist. In Example 20, one of Examples 10 to 19 optionally indicates that the further lens 122 . 124 . 126 an axially astigmatic lens 122 . 124 . 126 is.

In Beispiel 21 weist eines der Beispiele 10 bis 20 optional auf, dass die Bildweite der ersten Bildebene 500 der Linse 122, 124, 126 unterschiedlich ist zu der Bildweite der ersten Bildebene 500 der weiteren Linse 122, 124, 126.In Example 21, one of Examples 10 to 20 optionally has the image width of the first image plane 500 the lens 122 . 124 . 126 is different from the image width of the first image plane 500 the other lens 122 . 124 . 126 ,

In Beispiel 22 weist eines der Beispiele 10 bis 21 optional eine Linsenanordnung mit mehreren Linsen 122, 124, 126 auf einem gemeinsamen Träger auf, wobei die Linse 122, 124, 126 und die weitere Linse 122, 124, 126 Linsen 122, 124, 126 der mehreren Linsen 122, 124, 126 der Linsenanordnung sind. Der Träger und die Linsen können einstückig hergestellt sein.In Example 22, one of Examples 10 to 21 optionally includes a multi-lens array 122 . 124 . 126 on a common carrier, with the lens 122 . 124 . 126 and the other lens 122 . 124 . 126 lenses 122 . 124 . 126 the multiple lenses 122 . 124 . 126 the lens assembly are. The carrier and the lenses may be made in one piece.

In Beispiel 23 weist eines der Beispiele 10 bis 22 optional auf, dass die weitere Linse 122, 124, 126 derart eingerichtet ist, dass die erste Bildebene 500 in der Koppelstruktur 114, 116, 118 angeordnet ist und die zweite Bildebene 700 eine geringere Bildweite aufweist als die erste Bildebene 500.In Example 23, one of Examples 10 to 22 optionally has the further lens 122 . 124 . 126 is set up such that the first image plane 500 in the coupling structure 114 . 116 . 118 is arranged and the second image plane 700 has a smaller image width than the first image plane 500 ,

In Beispiel 24 weist eines der Beispiele 1 bis 23 optional eine Haltestruktur 112 auf, wobei die Wellenleiterstruktur 140 auf der Haltestruktur 112 ausgebildet ist.In Example 24, one of Examples 1 to 23 optionally has a support structure 112 on, wherein the waveguide structure 140 on the support structure 112 is trained.

In Beispiel 25 weist das Beispiel 24 optional auf, dass die Haltestruktur 112 mindestens im Bereich der Kopplungsstruktur zwischen der Linse 122, 124, 126 und der Kopplungsstruktur angeordnet ist.In Example 25, Example 24 optionally includes the support structure 112 at least in the area of the coupling structure between the lens 122 . 124 . 126 and the coupling structure is arranged.

In Beispiel 26 weist eines der Beispiele 24 oder 25 optional auf, dass die Haltestruktur 112 durchlässig für elektromagnetische Strahlung der Strahlungsquelle 132, 134, 136 eingerichtet ist.In Example 26, one of Examples 24 or 25 optionally has the support structure 112 permeable to electromagnetic radiation of the radiation source 132 . 134 . 136 is set up.

In Beispiel 27 weist eines der Beispiele 24 bis 26 optional auf, dass die optische Vorrichtung 100 derart eingerichtet ist, dass emittierte elektromagnetische Strahlung 400 der Strahlungsquelle 132, 134, 136 durch die Linse 122, 124, 126 und die Haltestruktur 112 mittels der Kopplungsstruktur in die Wellenleiterstruktur 140 gekoppelt wird.In Example 27, one of Examples 24 to 26 optionally indicates that the optical device 100 is set up such that emitted electromagnetic radiation 400 the radiation source 132 . 134 . 136 through the lens 122 . 124 . 126 and the support structure 112 by means of the coupling structure in the waveguide structure 140 is coupled.

In Beispiel 28 weist eines der Beispiele 24 bis 27 optional auf, dass die Haltestruktur 112 ein Glas aufweist oder daraus gebildet ist.In Example 28, one of Examples 24 to 27 optionally indicates that the support structure 112 has or is formed of a glass.

In Beispiel 29 weist eines der Beispiele 24 bis 28 optional auf, dass die Linse 122, 124, 126 derart eingerichtet ist, dass die zweite Bildebene 700 im Bereich der Grenzfläche der Wellenleiterstruktur 140 mit der Haltestruktur 112 angeordnet ist.In Example 29, one of Examples 24 to 28 optionally includes the lens 122 . 124 . 126 is set up such that the second image plane 700 in the region of the interface of the waveguide structure 140 with the support structure 112 is arranged.

In Beispiel 30 weist eines der Beispiele 24 bis 29 optional auf, dass die weitere Linse 122, 124, 126 derart eingerichtet ist, dass die zweite Bildebene 700 im Bereich der Grenzfläche der Wellenleiterstruktur 140 mit der Haltestruktur 112 angeordnet ist.In Example 30, one of Examples 24 to 29 optionally includes the further lens 122 . 124 . 126 is set up such that the second image plane 700 in the region of the interface of the waveguide structure 140 with the support structure 112 is arranged.

In Beispiel 31 weist eines der Beispiele 24 bis 30 optional auf, dass die Haltestruktur 112 flächig ausgebildet ist und sich die Wellenleiterstruktur 140 auf einer flächigen Oberfläche der Haltestruktur 112 erstreckt.In Example 31, one of Examples 24 to 30 optionally indicates that the support structure 112 is formed flat and the waveguide structure 140 on a flat surface of the support structure 112 extends.

In Beispiel 32 weist eines der Beispiele 24 bis 31 optional auf, dass die Haltestruktur 112 aus einem Stück gebildet ist.In Example 32, one of Examples 24 to 31 optionally has the support structure 112 formed from one piece.

In Beispiel 33 weist eines der Beispiele 24 bis 35 optional auf, dass die Haltestruktur 112 bezüglich der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquelle 132, 134, 136 einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der Brechungsindex der Wellenleiterstruktur 140.In Example 33, one of Examples 24 to 35 optionally indicates that the support structure 112 with respect to the electromagnetic radiation of the radiation source 132 . 134 . 136 has a refractive index that is less than the refractive index of the waveguide structure 140 ,

In Beispiel 34 weist eines der Beispiele 24 bis 33 optional auf, dass die Wellenleiterstruktur 140 aus einer auf der Haltestruktur 112 ausgebildeten und geätzten Beschichtung gebildet ist.In Example 34, one of Examples 24 to 33 optionally indicates that the waveguide structure 140 from one on the support structure 112 formed and etched coating is formed.

In Beispiel 35 weist eines der Beispiele 24 bis 34 optional auf, dass die Haltestruktur 112 durchlässig für die elektromagnetische Strahlung der Strahlungsquelle 132, 134, 136 ist.In Example 35, one of Examples 24 to 34 optionally indicates that the support structure 112 permeable to the electromagnetic radiation of the radiation source 132 . 134 . 136 is.

In Beispiel 36 weist eines der Beispiele 24 bis 35 optional auf, dass die Haltestruktur 112 eine Antireflexbeschichtung aufweist, die auf der Oberfläche der Haltestruktur 112 ausgebildet ist, die der Linse 122, 124, 126 zugewandt ist. In Example 36, one of Examples 24 to 35 optionally indicates that the support structure 112 has an antireflection coating on the surface of the support structure 112 is formed, that of the lens 122 . 124 . 126 is facing.

In Beispiel 37 weist eines der Beispiele 10 bis 36 optional auf, dass die Wellenleiterstruktur 140 derart eingerichtet ist, dass der Abstand zwischen der weiteren Kopplungsstruktur und der weiteren Strahlungsquelle 132, 134, 136 größer ist als der Abstand der Kopplungsstruktur zur Strahlungsquelle 132, 134, 136.In Example 37, one of Examples 10 to 36 optionally indicates that the waveguide structure 140 is set up such that the distance between the further coupling structure and the further radiation source 132 . 134 . 136 is greater than the distance of the coupling structure to the radiation source 132 . 134 . 136 ,

In Beispiel 38 weist eines der Beispiele 1 bis 37 optional auf, dass die Kopplungsstruktur als eine Facette der Wellenleiterstruktur 140 eingerichtet ist oder eine solche aufweist.In Example 38, one of Examples 1 to 37 optionally includes the coupling structure as a facet of the waveguide structure 140 is set up or has such.

In Beispiel 39 weist eines der Beispiele 10 bis 38 optional auf, dass die weitere Kopplungsstruktur als eine weitere Facette der Wellenleiterstruktur 140 eingerichtet ist oder eine solche aufweist, die zu der Facette der Kopplungsstruktur versetzt ist.In Example 39, one of Examples 10 to 38 optionally includes the further coupling structure as another facet of the waveguide structure 140 is set up or has one that is offset to the facet of the coupling structure.

In Beispiel 40 weist eines der Beispiele 10 bis 39 optional auf, dass die Wellenleiterstruktur 140 derart eingerichtet ist, dass der Abstand zwischen der weiteren Facette und der weiteren Strahlungsquelle 132, 134, 136 größer ist als der Abstand der Facette zur Strahlungsquelle 132, 134, 136.In Example 40, one of Examples 10 to 39 optionally indicates that the waveguide structure 140 is set up such that the distance between the further facet and the further radiation source 132 . 134 . 136 is greater than the distance of the facet to the radiation source 132 . 134 . 136 ,

In Beispiel 41 weist eines der Beispiele 1 bis 40 optional auf, dass sich die Wellenleiterstruktur 140 in eine Längsrichtung erstreckt und senkrecht zu der Längsrichtung eine Breite 502, 702 aufweist, die von der Kopplungsstruktur her entlang der Längsrichtung zunimmt.In Example 41, one of Examples 1 to 40 optionally indicates that the waveguide structure 140 extends in a longitudinal direction and perpendicular to the longitudinal direction, a width 502 . 702 which increases from the coupling structure along the longitudinal direction.

In Beispiel 42 weist eines der Beispiele 1 bis 41 optional auf, dass die Vorrichtung 100 eine Haltestruktur 112 aufweist, auf der die Wellenleiterstruktur 140 ausgebildet ist, wobei die Breite 502, 702 der Wellenleiterstruktur 140 in der Ebene der Oberfläche der Haltestruktur 112 angeordnet ist, auf der die Wellenleiterstruktur 140 ausgebildet ist.In Example 42, one of Examples 1 to 41 optionally indicates that the device 100 a holding structure 112 on which the waveguide structure 140 is formed, wherein the width 502 . 702 the waveguide structure 140 in the plane of the surface of the support structure 112 is arranged on the waveguide structure 140 is trained.

In Beispiel 43 weist eines der Beispiele 1 bis 42 optional auf, dass sich die Wellenleiterstruktur 140 in eine Längsrichtung erstreckt und senkrecht zu der Längsrichtung eine Höhe aufweist, die von der Kopplungsstruktur her entlang der Längsrichtung abnimmt.In Example 43, one of Examples 1 to 42 optionally indicates that the waveguide structure 140 extends in a longitudinal direction and perpendicular to the longitudinal direction has a height which decreases from the coupling structure along the longitudinal direction.

In Beispiel 44 weist eines der Beispiele 1 bis 43 optional auf, dass die Vorrichtung 100 eine Haltestruktur 112 aufweist, auf der die Wellenleiterstruktur 140 ausgebildet ist, wobei die Höhe der Wellenleiterstruktur 140 senkrecht zu der Ebene der Oberfläche der Haltestruktur 112 angeordnet ist, auf der die Wellenleiterstruktur 140 ausgebildet ist.In Example 44, one of Examples 1 to 43 optionally indicates that the device 100 a holding structure 112 on which the waveguide structure 140 is formed, wherein the height of the waveguide structure 140 perpendicular to the plane of the surface of the support structure 112 is arranged on the waveguide structure 140 is trained.

In Beispiel 45 weist eines der Beispiele 1 bis 44 optional auf, dass die Wellenleiterstruktur 140 durchlässig für die elektromagnetische Strahlung der Strahlungsquelle 132, 134, 136 ist.In Example 45, one of Examples 1 to 44 optionally indicates that the waveguide structure 140 permeable to the electromagnetic radiation of the radiation source 132 . 134 . 136 is.

In Beispiel 46 weist eines der Beispiele 1 bis 45 optional auf, dass die Wellenleiterstruktur 140 ein erstes Ende aufweist, an dem die Kopplungsstruktur angeordnet ist, und ein zweites Ende aufweist, das eine Austrittsfläche 202 für elektromagnetische Strahlung aufweist.In Example 46, one of Examples 1 to 45 optionally indicates that the waveguide structure 140 a first end, on which the coupling structure is arranged, and a second end, which has an exit surface 202 for electromagnetic radiation.

In Beispiel 47 weist eines der Beispiele 1 bis 46 optional auf, dass die Austrittsfläche 202 einen spiegelsymmetrischen Flächenquerschnitt aufweist.In Example 47, one of Examples 1 to 46 optionally has the exit surface 202 has a mirror-symmetrical area cross-section.

In Beispiel 48 weist eines der Beispiele 1 bis 47 optional auf: eine weitere Wellenleiterstruktur 140 mit einer Koppelstruktur 114, 116, 118, wobei die Austrittsfläche 202 der Wellenleiterstruktur 140 mittels der Koppelstruktur 114, 116, 118 der weiteren Wellenleiterstruktur 140 mit der weiteren Wellenleiterstruktur 140 gekoppelt ist.In Example 48, one of Examples 1 to 47 optionally includes: another waveguide structure 140 with a coupling structure 114 . 116 . 118 , wherein the exit surface 202 the waveguide structure 140 by means of the coupling structure 114 . 116 . 118 the further waveguide structure 140 with the further waveguide structure 140 is coupled.

In Beispiel 49 weist eines der Beispiele 46 bis 48 optional auf, dass die Wellenleiterstruktur 140 eine Antireflexbeschichtung aufweist, die an der Austrittsfläche 202 ausgebildet ist.In Example 49, one of Examples 46 through 48 optionally indicates that the waveguide structure 140 has an antireflection coating on the exit surface 202 is trained.

In Beispiel 50 weist eines der Beispiele 46 bis 49 optional einen Diffusor 142 auf, der an der Austrittsfläche 202 angeordnet ist und eingerichtet ist, ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung zu streuen.In Example 50, one of Examples 46 to 49 optionally includes a diffuser 142 on, at the exit surface 202 is arranged and arranged to scatter decoupled electromagnetic radiation.

In Beispiel 51 weist eines der Beispiele 46 bis 50 optional auf, dass der Diffusor 142 eine strukturierte Oberfläche 142 aufweist, die der Austrittsfläche 202 der Wellenleiterstruktur 140 zugewandt ist.In Example 51, one of Examples 46 to 50 optionally indicates that the diffuser 142 a structured surface 142 that has the exit surface 202 the waveguide structure 140 is facing.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
optische Vorrichtungoptical device
110110
Leiterstrukturconductor structure
112112
Haltestrukturholding structure
114, 116, 118114, 116, 118
Koppelstrukturcoupling structure
120120
Linsensystemlens system
122, 124, 126122, 124, 126
Linsenlenses
130130
Anordnung von StrahlenquellenArrangement of radiation sources
132, 134, 136132, 134, 136
Strahlenquellensources
140140
WellenleiterstrukturWaveguide structure
142142
Diffusordiffuser
202202
Austrittsflächeexit area
400400
emittierte elektromagnetische Strahlungemitted electromagnetic radiation
500500
bildseitige erste Bildebeneimage-side first image plane
502, 702502, 702
Breitewidth
700700
bildseitige zweite Bildebeneimage-side second image plane
800, 810, 840, 850800, 810, 840, 850
Diagrammdiagram
802802
Winkelcorner
804804
Lichtstärke bzw. spezifische LichtausstrahlungLuminous intensity or specific light emission
806806
ausgekoppelte elektromagnetische Strahlungdecoupled electromagnetic radiation
832, 834832, 834
Koordinatecoordinate

Claims (20)

Optische Vorrichtung (100), aufweisend: eine Linse (122, 124, 126) mit einer ersten Bildebene (500) und einer zweiten Bildebene (700); mindestens eine gegenstandseitig zu der Linse (122, 124, 126) angeordnete und zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtete Strahlungsquelle (132, 134, 136); und bildseitig zur Linse (122, 124, 126) angeordnet, eine mit einer Koppelstruktur (114, 116, 118) gekoppelte Wellenleiterstruktur (140), wobei die Koppelstruktur (114, 116, 118) eingerichtet ist, durch die Linse (122, 124, 126) emittierte elektromagnetische Strahlung (400) der Strahlungsquelle (132, 134, 136) in die Wellenleiterstruktur (140) umzulenken; wobei die Linse (122, 124, 126) derart eingerichtet ist, dass die erste Bildebene (500) in der Koppelstruktur (114, 116, 118) angeordnet ist und die zweite Bildebene(700) eine geringere Bildweite aufweist als die erste Bildebene (500).An optical device (100) comprising: a lens (122, 124, 126) having a first image plane (500) and a second image plane (700); at least one radiation source (132, 134, 136) arranged on the object side to the lens (122, 124, 126) and arranged to emit electromagnetic radiation; and on the image side to the lens (122, 124, 126), a waveguide structure (140) coupled to a coupling structure (114, 116, 118), wherein the coupling structure (114, 116, 118) is arranged to pass through the lens (122, 124 , 126) emitted electromagnetic radiation (400) of the radiation source (132, 134, 136) in the waveguide structure (140) to deflect; wherein the lens (122, 124, 126) is arranged such that the first image plane (500) is arranged in the coupling structure (114, 116, 118) and the second image plane (700) has a smaller image width than the first image plane (500 ). Optische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die optische Vorrichtung (100) eine lichtemittierende Vorrichtung (100) ist.Optical device (100) according to Claim 1 wherein the optical device (100) is a light emitting device (100). Optische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Strahlungsquelle (132, 134, 136) ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement ist, vorzugsweise eine Laserdiode.Optical device (100) according to Claim 1 or 2 wherein the radiation source (132, 134, 136) is a light emitting semiconductor device, preferably a laser diode. Optische Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Strahlungsquelle (132, 134, 136) derart eingerichtet ist, dass das emittierbare Strahlbündel elektromagnetischer Strahlung in eine erste Richtung einen ersten Abstrahlungswinkel aufweist und in einer zweiten Richtung, die senkrecht zu der ersten Richtung ist, einen zweiten Abstrahlungswinkel aufweist, der größer als der erste Abstrahlungswinkel ist.Optical device (100) according to one of the Claims 1 to 3 wherein the radiation source (132, 134, 136) is arranged such that the emissive beam of electromagnetic radiation has a first emission angle in a first direction and a second emission angle that is greater in a second direction that is perpendicular to the first direction as the first emission angle. Optische Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Linse (122, 124, 126) eine axial astigmatische Linse (122, 124, 126) ist.Optical device (100) according to one of the Claims 1 to 4 wherein the lens (122, 124, 126) is an axially astigmatic lens (122, 124, 126). Optische Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend eine weitere Linse (122, 124, 126) und mindestens eine, gegenstandseitig zu der weiteren Linse (122, 124, 126) angeordnete und zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtete weitere Strahlungsquelle (132, 134, 136); und bildseitig zur weiteren Linse (122, 124, 126) angeordnet, eine weitere Koppelstruktur (114, 116, 118), die mit der Wellenleiterstruktur (140) gekoppelt ist, wobei die weitere Koppelstruktur (114, 116, 118) eingerichtet ist, durch die weitere Linse (122, 124, 126) emittierte elektromagnetische Strahlung (400) der weiteren Strahlungsquelle (132, 134, 136) in die Wellenleiterstruktur (140) umzulenken.Optical device (100) according to one of the Claims 1 to 5 further comprising a further lens (122, 124, 126) and at least one further radiation source (132, 134, 136) disposed on the object side of the further lens (122, 124, 126) and arranged to emit an electromagnetic radiation; and on the image side to the further lens (122, 124, 126) arranged, a further coupling structure (114, 116, 118), which is coupled to the waveguide structure (140), wherein the further coupling structure (114, 116, 118) is arranged through the further lens (122, 124, 126) emitted electromagnetic radiation (400) of the further radiation source (132, 134, 136) in the waveguide structure (140) to deflect. Optische Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die spektrale Verteilung der elektromagnetischen Strahlung der weiteren Strahlungsquelle (132, 134, 136) sich in mindestens einem Wellenlängenbereich von der spektralen Verteilung der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquelle (132, 134, 136) unterscheidet.Optical device (100) according to one of the Claims 1 to 6 , Wherein the spectral distribution of the electromagnetic radiation of the further radiation source (132, 134, 136) differs in at least one wavelength range from the spectral distribution of the electromagnetic radiation of the radiation source (132, 134, 136). Optische Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die spektrale Verteilung der elektromagnetischen Strahlung der weiteren Strahlungsquelle (132, 134, 136) im Wesentlichen gleich der spektralen Verteilung der elektromagnetischen Strahlung der Strahlungsquelle (132, 134, 136) ist.Optical device (100) according to one of the Claims 1 to 6 , wherein the spectral distribution of the electromagnetic radiation of the further radiation source (132, 134, 136) is substantially equal to the spectral distribution of the electromagnetic radiation of the radiation source (132, 134, 136). Optische Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die weitere Linse (122, 124, 126) eingerichtet ist, dass die zweite Bildebene (700) im Wesentlichen in einer Ebene mit der zweiten Bildebene (700) der Linse (122, 124, 126) angeordnet ist.Optical device (100) according to one of the Claims 1 to 8th wherein the further lens (122, 124, 126) is arranged such that the second image plane (700) is arranged substantially in a plane with the second image plane (700) of the lens (122, 124, 126). Optische Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Bildweite der ersten Bildebene (500) der Linse (122, 124, 126) unterschiedlich ist zu der Bildweite der ersten Bildebene (500) der weiteren Linse (122, 124, 126) .Optical device (100) according to one of the Claims 1 to 9 wherein the image width of the first image plane (500) of the lens (122, 124, 126) is different from the image width of the first image plane (500) of the further lens (122, 124, 126). Optische Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner aufweisend eine Haltestruktur (112), wobei die Wellenleiterstruktur (140) derart auf der Haltestruktur (112) ausgebildet ist, dass emittierte elektromagnetische Strahlung (400) der Strahlungsquelle (132, 134, 136) durch die Linse (122, 124, 126) und die Haltestruktur (112) mittels der Kopplungsstruktur in die Wellenleiterstruktur (140) gekoppelt wird.Optical device (100) according to one of the Claims 1 to 10 further comprising a support structure (112), wherein the waveguide structure (140) is formed on the support structure (112) such that emitted electromagnetic radiation (400) of the radiation source (132, 134, 136) is transmitted through the lens (122, 124, 126 ) and the support structure (112) is coupled by means of the coupling structure into the waveguide structure (140). Optische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 11, wobei die Wellenleiterstruktur durch Ätzen aus einer auf der Haltestruktur (112) ausgebildeten Beschichtung gebildet ist.Optical device (100) according to Claim 11 wherein the waveguide structure is formed by etching from a coating formed on the support structure (112). Optische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die Linse (122, 124, 126) derart eingerichtet ist, dass die zweite Bildebene (700) im Bereich der Grenzfläche der Wellenleiterstruktur (140) mit der Haltestruktur (112) angeordnet ist.Optical device (100) according to Claim 11 or 12 wherein the lens (122, 124, 126) is arranged such that the second image plane (700) is arranged in the area of the interface of the waveguide structure (140) with the support structure (112). Optische Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die weitere Linse (122, 124, 126) derart eingerichtet ist, dass die zweite Bildebene (700) im Bereich der Grenzfläche der Wellenleiterstruktur (140) mit der Haltestruktur (112) angeordnet ist.Optical device (100) according to one of the Claims 11 to 13 wherein the further lens (122, 124, 126) is arranged such that the second image plane (700) is arranged in the area of the interface of the waveguide structure (140) with the support structure (112). Optische Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Wellenleiterstruktur (140) derart eingerichtet ist, dass der Abstand zwischen der weiteren Kopplungsstruktur und der weiteren Strahlungsquelle (132, 134, 136) größer ist als der Abstand der Kopplungsstruktur zur Strahlungsquelle (132, 134, 136). Optical device (100) according to one of the Claims 1 to 14 wherein the waveguide structure (140) is arranged such that the distance between the further coupling structure and the further radiation source (132, 134, 136) is greater than the distance of the coupling structure to the radiation source (132, 134, 136). Optische Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei sich die Wellenleiterstruktur (140) in eine Längsrichtung erstreckt und senkrecht zu der Längsrichtung eine Breite (502, 702) aufweist, die von der Kopplungsstruktur her entlang der Längsrichtung zunimmt.Optical device (100) according to one of the Claims 1 to 15 wherein the waveguide structure (140) extends in a longitudinal direction and perpendicular to the longitudinal direction has a width (502, 702) increasing from the coupling structure along the longitudinal direction. Optische Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei sich die Wellenleiterstruktur (140) in eine Längsrichtung erstreckt und senkrecht zu der Längsrichtung eine Höhe aufweist, die von der Kopplungsstruktur her entlang der Längsrichtung abnimmt.Optical device (100) according to one of the Claims 1 to 16 wherein the waveguide structure (140) extends in a longitudinal direction and perpendicular to the longitudinal direction has a height decreasing from the coupling structure along the longitudinal direction. Optische Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Wellenleiterstruktur (140) ein erstes Ende aufweist, an dem die Kopplungsstruktur angeordnet ist, und ein zweites Ende aufweist, das eine Austrittsfläche (202) für elektromagnetische Strahlung aufweist, und wobei die Austrittsfläche (202) einen spiegelsymmetrischen Flächenquerschnitt aufweist.Optical device (100) according to one of the Claims 1 to 17 wherein the waveguide structure (140) has a first end on which the coupling structure is disposed and a second end having an electromagnetic radiation exit surface (202), and wherein the exit surface (202) has a mirror-symmetric area cross-section. Optische Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Wellenleiterstruktur (140) ein erstes Ende aufweist, an dem die Kopplungsstruktur angeordnet ist, und ein zweites Ende aufweist, das eine Austrittsfläche (202) für elektromagnetische Strahlung aufweist, und ein Diffusor (142) an der Austrittsfläche (202) angeordnet ist und eingerichtet ist, ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung zu streuen.Optical device (100) according to one of the Claims 1 to 18 wherein the waveguide structure (140) has a first end on which the coupling structure is disposed and a second end having an electromagnetic radiation exit surface (202) and a diffuser (142) disposed on the exit surface (202) and is arranged to scatter decoupled electromagnetic radiation. Optische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 19, wobei der Diffusor (142) eine strukturierte Oberfläche (142) aufweist, die der Austrittsfläche (202) der Wellenleiterstruktur (140) zugewandt ist.Optical device (100) according to Claim 19 wherein the diffuser (142) has a textured surface (142) facing the exit surface (202) of the waveguide structure (140).
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